旅行商问题:寻找最优路线
这是一个典型的旅行商问题(TSP)。
由于城市数比较少,可以使用暴力枚举法求解。我们可以使用深度优先搜索(DFS)来穷举所有可能的旅游路线,然后比较它们的总航班距离和,找到最短的一条路线。
具体步骤如下:
- 定义一个变量 'min_dist' 来保存当前找到的最短路线的总航班距离和。初始值设为无穷大。
- 定义一个列表 'visited' 来保存已经访问过的城市。
- 定义一个变量 'cur_dist' 来保存当前路线的总航班距离和。初始值为 0。
- 定义一个变量 'cur_city' 来保存当前所在的城市。初始值为 1(起点城市)。
- 定义一个递归函数 'dfs',它的参数为 'visited'、'cur_dist' 和 'cur_city'。函数的作用是从当前城市出发,访问所有未访问过的城市,更新 'visited'、'cur_dist' 和 'cur_city',并继续搜索下一个城市。
- 在 'dfs' 函数中,首先将当前城市添加到 'visited' 中,并将当前距离加上从上一个城市到当前城市的距离。
- 如果 'visited' 中所有城市都已经访问过了,说明已经找到一条完整的路线了。如果当前路线的总航班距离和比 'min_dist' 小,就更新 'min_dist' 和最优路线。
- 否则,从当前城市出发,遍历所有未访问过的城市,递归调用 'dfs' 函数,继续搜索下一个城市。
- 在 'dfs' 函数的最后,需要将当前城市从 'visited' 中删除,并将当前距离减去从上一个城市到当前城市的距离。
- 在主程序中,调用 'dfs' 函数,开始搜索最优路线。最后输出最优路线的总航班距离和和依次经过的城市顺序。
以下是 Python 代码实现:
dist = [
[0, 20, 20, 25, 37, 48, 40, 46, 71, 82],
[20, 0, 28, 50, 18, 35, 35, 49, 64, 66],
[20, 28, 0, 26, 37, 36, 23, 27, 53, 71],
[25, 50, 26, 0, 60, 52, 35, 25, 56, 86],
[37, 18, 37, 60, 0, 26, 34, 51, 57, 50],
[48, 35, 36, 52, 26, 0, 18, 34, 30, 35],
[40, 35, 23, 35, 34, 18, 0, 18, 31, 51],
[46, 49, 27, 25, 51, 34, 18, 0, 32, 64],
[71, 64, 53, 56, 57, 30, 31, 32, 0, 40],
[82, 66, 71, 86, 50, 35, 51, 64, 40, 0]
]
n = len(dist) # 城市数
visited = [False] * n # 是否访问过
min_dist = float('inf') # 最短路线距离
best_route = [] # 最优路线
def dfs(cur_city, cur_dist, visited):
global min_dist, best_route
visited[cur_city] = True # 标记当前城市已访问
if all(visited): # 如果所有城市都已经访问过了
cur_dist += dist[cur_city][0] # 回到起点城市的距离
if cur_dist < min_dist: # 如果当前路线比最短路线更优
min_dist = cur_dist # 更新最短路线距离
best_route = visited.copy() # 更新最优路线
return
for i in range(n):
if not visited[i]: # 如果城市i还没访问过
new_dist = cur_dist + dist[cur_city][i] # 更新距离
if new_dist < min_dist: # 如果当前路线比最短路线更优
dfs(i, new_dist, visited) # 继续搜索下一个城市
visited[cur_city] = False # 回溯,将当前城市标记为未访问
dfs(0, 0, visited) # 从城市1开始搜索
route = [i+1 for i, v in enumerate(best_route) if v] # 将最优路线的城市编号转化为城市顺序
print('最优路线:', route)
print('总航班距离和:', min_dist)
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