运筹学经典问题(二):最短路问题

问题描述

给定一个图(有向图或无向图) G = ( V , E ) G = (V, E) G=(V,E), V V V是图中点的集合, E E E是图中边的集合,图中每条边 ( i , j ) ∈ E (i, j) \in E (i,j)∈E都对应一个权重 c i j c_{ij} cij(距离或者运输成本等),给定一个起点 u u u和一个终点 z z z,最段路问题就是寻找一条从 s s s出发,到达 z z z的距离最短或者成本最低的路径。

数学建模

定义:
I I I:点的集合;
o u t ( i ) out(i) out(i):离开点 i i i边的集合;
i n ( i ) in(i) in(i):进入点 i i i边的集合;
x e x_e xe:是否选择 e e e这条边,0-1变量;
m i n ∑ e ∈ E x e c e s . t . ∑ e ∈ o u t ( i ) x e − ∑ e ∈ i n ( i ) x e = { 1 , i = u − 1 , i = z 0 , e l s e min \sum_{e \in E}x_ec_e \\ s.t. \sum_{e \in out(i)}x_e - \sum_{e \in in(i)}x_e= \begin{cases} 1, i=u \\ -1, i=z \\ 0, else \end{cases} mine∈E∑xeces.t.e∈out(i)∑xe−e∈in(i)∑xe=⎩ ⎨ ⎧1,i=u−1,i=z0,else

上述模型优化目标为最小化路径距离,约束为进出平衡(分了3种点的类型去写约束:始发点只出不进、目的点只进不出、其他点进等于出)。

整数最优解特性

即使把变量 x e x_{e} xe松弛成 0 ≤ x e ≤ 1 0 \leq x_e \leq1 0≤xe≤1,原问题变成线性规划,该问题仍然存在整数最优解。

模型求解

调用求解器求解即可。

  • 后面补充代码。

参考资料

  1. 最短路径问题.
  2. 运筹优化常用算法、模型及案例实战:Python+Java 实现. 刘兴禄,熊望祺,臧永森,段宏达,曾文佳,陈伟坚.
相关推荐
贾斯汀玛尔斯7 小时前
每天学一个算法--LSM-Tree(Log-Structured Merge Tree)
java·算法·lsm-tree
许长安8 小时前
RPC 同步调用基本使用方法:基于官方 RouteGuide 示例
c++·经验分享·笔记·rpc
浅念-11 小时前
刷穿LeetCode:BFS 解决 Flood Fill 算法
数据结构·c++·算法·leetcode·职场和发展·bfs·宽度优先
做cv的小昊12 小时前
【TJU】研究生应用统计学课程笔记(8)——第四章 线性模型(4.1 一元线性回归分析)
笔记·线性代数·算法·数学建模·回归·线性回归·概率论
贾斯汀玛尔斯13 小时前
每天学一个算法--倒排索引(Inverted Index)
算法·inverted-index
小e说说13 小时前
打破偏科困境:这些学习软件助孩子重燃学习热情
算法
我命由我1234513 小时前
程序员的心理学学习笔记 - 空杯心态
经验分享·笔记·学习·职场和发展·求职招聘·职场发展·学习方法
晓梦林13 小时前
3170靶场学习笔记
笔记·学习
ZC跨境爬虫13 小时前
跟着 MDN 学 HTML day_17:媒体与 Web Audio API 自动播放指南——策略、检测与最佳实践
前端·笔记·ui·html·音视频·媒体