python 回溯法 子集树模板 系列 —— 9、旅行商问题(TSP)

简介:

问题

旅行商问题(Traveling Salesman Problem,TSP)是旅行商要到若干个城市旅行,各城市之间的费用是已知的,为了节省费用,旅行商决定从所在城市出发,到每个城市旅行一次后返回初始城市,问他应选择什么样的路线才能使所走的总费用最短?

分析

此问题可描述如下:G=(V,E)是带权的有向图,找到包含V中每个结点一个有向环,亦即一条周游路线,使得这个有向环上所有边成本之和最小。

这个问题与前一篇文章的区别就是,本题是带权的图。只要一点小小的修改即可。

解的长度是固定的n+1。

对图中的每一个节点,都有自己的邻接节点。对某个节点而言,其所有的邻接节点构成这个节点的状态空间。当路径到达这个节点时,遍历其状态空间。

最终,一定可以找到最优解!

显然,继续套用回溯法子集树模板!!!

代码


'''旅行商问题(Traveling Salesman Problem,TSP)'''


# 用邻接表表示带权图
n = 5  # 节点数
a,b,c,d,e = range(n) # 节点名称
graph = [
    {b:7, c:6, d:1, e:3},
    {a:7, c:3, d:7, e:8},
    {a:6, b:3, d:12, e:11},
    {a:1, b:7, c:12, e:2},
    {a:3, b:8, c:11, d:2}
]

x = [0]*(n+1)  # 一个解(n+1元数组,长度固定)
X = []         # 一组解

best_x = [0]*(n+1)  # 已找到的最佳解(路径)
min_cost = 0        # 最小旅费


# 冲突检测
def conflict(k):
    global n,graph,x,best_x,min_cost
    
    # 第k个节点,是否前面已经走过
    if k < n and x[k] in x[:k]:
        return True
        
    # 回到出发节点
    if k == n and x[k] != x[0]:
        return True
        
    # 前面部分解的旅费之和超出已经找到的最小总旅费
    cost = sum([graph[node1][node2] for node1,node2 in zip(x[:k], x[1:k+1])])
    if 0 < min_cost < cost:
        return True
    
    return False # 无冲突
    

# 旅行商问题(TSP)
def tsp(k): # 到达(解x的)第k个节点
    global n,a,b,c,d,e,graph,x,X,min_cost,best_x
    
    if k > n: # 解的长度超出,已走遍n+1个节点 (若不回到出发节点,则 k==n)
        cost = sum([graph[node1][node2] for node1,node2 in zip(x[:-1], x[1:])]) # 计算总旅费
        if min_cost == 0 or cost < min_cost:
            best_x = x[:]
            min_cost = cost
            #print(x)
    else:
        for node in graph[x[k-1]]: # 遍历节点x[k-1]的邻接节点(状态空间)
            x[k] = node
            if not conflict(k): # 剪枝
                tsp(k+1)


# 测试
x[0] = c # 出发节点:路径x的第一个节点(随便哪个)
tsp(1)   # 开始处理解x中的第2个节点
print(best_x)
print(min_cost)

效果图

本文转自罗兵博客园博客,原文链接:http://www.cnblogs.com/hhh5460/p/6929822.html,如需转载请自行联系原作者

相关文章
|
9月前
|
SQL 安全 算法
解读 Python 3.14:模板字符串、惰性类型、Zstd压缩等7大核心功能升级
Python 3.14 引入了七大核心技术特性,大幅提升开发效率与应用安全性。其中包括:t-strings(PEP 750)提供更安全灵活的字符串处理;类型注解惰性求值(PEP 649)优化启动性能;外部调试器API标准化(PEP 768)增强调试体验;原生支持Zstandard压缩算法(PEP 784)提高效率;REPL交互环境升级更友好;UUID模块扩展支持新标准并优化性能;finally块语义强化(PEP 765)确保资源清理可靠性。这些改进使Python在后端开发、数据科学等领域更具竞争力。
426 5
解读 Python 3.14:模板字符串、惰性类型、Zstd压缩等7大核心功能升级
|
10月前
|
算法 Java Python
使用Python来绘制樱花树
本文以林徽因的《你是人间的四月天》为引,将春日意象与现代职场编程艺术结合,通过Python的Turtle模块绘制分形树和花瓣图案。文章详细解析了Turtle模块的使用方法、递归算法及随机性在图形生成中的应用,展示了如何用代码创造自然美感。核心代码包含tree函数(绘制分形树)和petal函数(绘制花瓣),最终生成一幅生动的春日画卷。项目不仅帮助读者掌握Turtle绘图技巧,更激发对编程艺术的兴趣,鼓励探索数字世界的无限可能。
325 5
|
Python
Seaborn 教程-模板(Context)
Seaborn 教程-模板(Context)
245 4
|
算法 决策智能 Python
Python中解决TSP的方法
旅行商问题(TSP)是寻找最短路径,使旅行商能访问每个城市一次并返回起点的经典优化问题。本文介绍使用Python的`ortools`库解决TSP的方法,通过定义城市间的距离矩阵,调用库函数计算最优路径,并打印结果。此方法适用于小规模问题,对于大规模或特定需求,需深入了解算法原理及定制策略。
477 15
|
程序员 Linux Python
python中模板和包的使用
本文介绍了 Python 模块和包的基本概念及使用方法。模块是 Python 程序结构的核心,每个以 `.py` 结尾的源文件都是一个模块,包含可重用的代码。文章详细讲解了模块的导入方式(如 `import` 和 `from...import`),模块的搜索顺序,以及如何创建和发布自己的模块。此外,还介绍了包的概念,包是包含多个模块的特殊目录,并通过 `__init__.py` 文件定义对外提供的模块列表。最后,文章简述了如何使用 `pip` 工具管理第三方模块的安装与卸载。作者:大石头的笔记;来源:稀土掘金。
233 0
|
存储 大数据 索引
解锁Python隐藏技能:构建高效后缀树Suffix Tree,处理大数据游刃有余!
通过构建高效的后缀树,Python程序在处理大规模字符串数据时能够游刃有余,显著提升性能和效率。无论是学术研究还是工业应用,Suffix Tree都是不可或缺的强大工具。
213 6
|
存储 算法 数据挖掘
高效文本处理新纪元:Python后缀树Suffix Tree,让数据分析更智能!
在大数据时代,高效处理和分析文本信息成为关键挑战。后缀树作为一种高性能的数据结构,通过压缩存储字符串的所有后缀,实现了高效的字符串搜索、最长公共前缀查询等功能,成为文本处理的强大工具。本文探讨Python中后缀树的应用,展示其在文本搜索、重复内容检测、最长公共子串查找、文本压缩及智能推荐系统的潜力,引领数据分析迈入新纪元。虽然Python标准库未直接提供后缀树,但通过第三方库或自定义实现,可轻松利用其强大功能。掌握后缀树,即掌握开启文本数据宝藏的钥匙。
230 5
|
大数据 UED 开发者
实战演练:利用Python的Trie树优化搜索算法,性能飙升不是梦!
在数据密集型应用中,高效搜索算法至关重要。Trie树(前缀树/字典树)通过优化字符串处理和搜索效率成为理想选择。本文通过Python实战演示Trie树构建与应用,显著提升搜索性能。Trie树利用公共前缀减少查询时间,支持快速插入、删除和搜索。以下为简单示例代码,展示如何构建及使用Trie树进行搜索与前缀匹配,适用于自动补全、拼写检查等场景,助力提升应用性能与用户体验。
327 2
|
存储 算法 搜索推荐
Python进阶必备:字典树Trie与后缀树Suffix Array,效率提升的神器!
在Python编程中,掌握高效的数据结构对于提升程序性能至关重要。本文将深入探讨两种强大的字符串处理数据结构——字典树(Trie)与后缀数组(Suffix Array)。字典树,又称前缀树,适用于自动补全和拼写检查等功能。例如,在文本编辑器中实现自动补全时,字典树能够即时提供单词补全选项。后缀数组则用于存储字符串的所有后缀并按字典序排序,结合最长公共前缀(LCP)数组,可以高效解决许多字符串问题,如查找最长重复子串等。通过实际案例,我们将展示这两种数据结构的强大功能,帮助你在Python编程中更进一步。
332 2
|
存储 开发者 Python
从理论到实践:Python中Trie树与Suffix Tree的完美结合,开启编程新篇章!
在编程领域,高效的数据结构对于解决问题至关重要。本文通过一个案例分析,介绍如何在Python中结合使用Trie树(前缀树)和Suffix Tree(后缀树)。案例聚焦于开发具备高效拼写检查和文本相似度检测功能的文本编辑器。首先,通过构建Trie树快速检查单词是否存在;接着,利用Suffix Tree检测文本相似度。尽管Python标准库未直接提供Suffix Tree,但可通过第三方库或自定义实现。本文展示了高级数据结构在实际应用中的强大功能,并强调了理论与实践相结合的重要性。
211 1

推荐镜像

更多