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
小白小宋2 分钟前
【PUSCH番外篇】5G NR 相位补偿与频移校正:原理、流程与工程实现
算法·5g·matlab·信息与通信·信号处理
满怀冰雪6 分钟前
第15篇-链表基础-反转链表-合并链表与快慢指针
java·算法·链表
sulikey7 分钟前
数据库系统概论 - 定义与查询 期末速成课笔记
数据库·笔记·期末考试·数据查询·期末速成·数据库系统概论·数据定义
hj28625110 分钟前
NFS共享存储 完整超详笔记(含原理+流程+命令详解+案例)
笔记
xcLeigh11 分钟前
鸿蒙平台 NixNote2 富文本笔记应用适配实战:从 Linux 到 鸿蒙PC 的 Electron 迁移
linux·笔记·harmonyos·富文本·nixnote2·evernote
kdxiaojie12 分钟前
Linux 驱动研究 —— SPI (2)
linux·运维·笔记·学习
2zcode14 分钟前
基于MATLAB语音信号变声算法设计与实现
算法·matlab·语音识别·变声算法
星恒随风17 分钟前
C++ 模板初阶:从泛型编程、函数模板到类模板,一篇打通基础概念
开发语言·c++·笔记·学习
满怀冰雪22 分钟前
第14篇-队列与单调队列-解决窗口最值问题的关键结构
java·算法
QiLinkOS24 分钟前
极客精神与商业思维的融合实践(3)
c语言·c++·人工智能·算法·开源协议