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求加权图G(V,E)的最佳巡视路线的近似算法。
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Step1:用图论软件包求出G中任意两个顶点间的最短路,构造出完备图;
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Step2:输入图G′的一个初始H圈;
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Step3:用对角线完全算法产生一个初始H圈;
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Step4:随机搜索出GG′中若干个H圈,例如2000个;
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Step5:对Step2、Step3、Step4步所得的每个H圈,用二边逐次修正法进行优化,得到近似最佳H圈;
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Step6:在Step5步求出的所有H圈中,找出圈最小的一个,此即要找的最佳H圈的近似解。
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由于二边逐次修正法的结果与初始圈有关,故Step2、Step3、Step4步分别用三种方法产生初始圈,以保证能得到较优的计算结果。
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若分为3组巡视,设计总路程最短且各组尽可能均衡的巡视路线。此问题是多个巡视员的最佳巡视回路问题,即在加权图G中求顶点集V的划分V1,V2…,Vn,将G分成n个生成子图,使得:
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(1)顶点;
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(2);
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(3),其中Ci为Vi的导出子图G[Vi]中的最佳巡视回路,为Ci的权,i=1,2,3,…,n,j=1,2,3,…,n;
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(4)取最小。
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对于条件(3),设定为该分组的实际均衡度,α为最大允许均衡度,显然0≤α0≤1,α0越小,说明分组的均衡性越好。取定一个α后,α0与α满足条件(3)的分组是一个均衡分组。
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条件(4)表示总巡视路线最短。
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此问题包含两方面:第一,对顶点分组;第二,在每组中求最佳巡视回路,即为单个巡视员的最佳巡视回路问题。
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由于单个巡视员的最佳巡视员回路问题不存在多项式时间内的精确算法,故多个巡视员的问题也不存在多项式时间内的精确算法。而图8-2中节点数较多,为53个,我们只能去寻求一种较合理的划分准则,对图8-2进行初步划分后,求出各部分近似最佳巡视员回路的权,再进一步调整,使得各部分满足均衡性条件(3)。
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从O点出发去其他点,要使路程较小应尽量走O点到该点的最短路,故用图论知识求出O点到其余顶点的最短路,这些最短路构成一棵以O为树根的树,将从O点出发的树枝称为干枝,如图8-2所示。
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图8-2 O点到任意点的最短路图(单位:km)
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