云淡风轻
Stay foolish,stay hungry.

欧几里德旅行商问题是对平面上给定的n个点的确定一条连接各点的最短闭合旅程的问题。图a给出了一个7个点问题的解。这个问题的一般形式是NP完全的,故其解需要多余多项式的时间。

J.L.Bentley建议通过只考虑双调旅程来简化问题,这种旅程即为从最左点开始,严格地从左到右直至最右点,然后严格地从右到左直至出发点。图b显示了同样的7个点问题的最短双调路线。在这种情况下,多项式时间的算法是可能的。

描述一个确定最优双调路线的O(n^2)时间的算法。可以假设任何两点的x坐标都不相同。

双调欧几里得旅行商问题【转载】 - kevinlee_2010 - 云淡风轻

一个人从最左点开始,严格地从左到右直至最右点,然后从右到左直至出发点,可以等价为两个人同时从最左点,严格地从左到右经历不同路径到达最右点。
假设这两个人为A和B,且A总是走在B后面。设Pij表示A走到pi、B走到pj时两人所经过的最短双调路径,根据假设,可得i<=j。又设b[i, j]表示最短双调路径Pij的长度,d[i, j]表示点pi到点pj的直线距离,则:
b[1, 2]=d[1, 2]
当i=j时,即A和B处于同一点,b[i, j]=b[i, i]=b[i-1, i]+d[i-1, i]
当i=j-1时,即A在B紧邻的靠后一点,b[i, j]=b[j-1, j]=min(1<=k<j-1){b[k, j-1]+d[k, j]}
当i<j-1时,即A在B后且相隔多个点,b[i, j]=b[i, j-1]+d[j-1, j]

由几何学知识可得,如果中间路径A和B经历了同一点,则这条路径肯定不是最短路径,故i=j的情况只可能用来计算b[n, n]=b[n-1, n]+d[n-1, n]。
定义r[i, j]表示双调路径Pij上,点p[j]的前驱点的下标。下面的伪代码就展示了b[i, j]和r[i, j]的计算方法:

EUCLIDEAN-TSP(p)
n<-Length[p]
SORT(p, 1, n)
for i<-1 to n
    do for j<-1 to n
           do d[i, j]<-|p[i]p[j]|
b[1, 2]=d[1, 2]
for j<-3 to n
    do for i<-1 to j-2
           do b[i, j]<-b[i, j-1]+d[j-1, j]
              r[i, j]<-j-1
       b[j-1, j]<-∞
       for k<-1 to j-2
           do q<-b[k, j-1]+d[k, j]
              if q<b[j-1, j]
                  then b[j-1, j]<-q
                       r[j-1, j]<-k
b[n, n]<-b[n-1, n]+d[n-1, n]
r[n, n]<-n-1
return b and r

 

PRINT-TOUR(p, r, n)
print p[n]
print p[r[n][n]]
PRINT-PATH(p, r, k, n-1)
print p[r[n-1][n]]

 

PRINT-PATH(p, r, i, j)
if i<j
    then k<-r[i, j]
         print p[k]
         if k>1
             then PRINT-PATH(p, r, i, k)
    else k<-r[j, i]
         if k>1
             then PRINT-PATH(p, r, k, j)
                  print p[k]

posted on 2011-12-06 22:54  kevin Lee  阅读(2365)  评论(0编辑  收藏  举报