(优选)中国邮递员问题
中国邮递员问题小论文
中国邮递员问题摘要:一名邮递员带着要分发的邮件从邮局出发,经过要分发的每个街道,送完邮件后又返回邮局.如果他必须至少一次走过他管辖范围内的每一条街道,如何选择投递路线,使邮递员走尽可能少的路程.这个问题是由我国数学家管梅谷先生(山东师范大学数学系教授)在1962年首次提出的,因此在国际上称之为中国邮递员问题本文主要介绍了中国邮递员问题的基本分析、求解中国邮递员问题的方法以及有关欧拉回路的算法实现。
关键词:中国邮递员欧拉图欧拉回路一、中国邮递员问题的分析中国投递员问题是1960年我们从生产实际中提出的一个数学问题,它是从下述实际问题中抽象出来的:“一个投递员应该怎么选择一条线路,才能既把所有由他负责的信件都送到,而所走的路程又最短”。
在我们开始研究中国投递员问题以前,国外有人研究过所谓旅行售货员的问题,即:“一个售货员要到n个城市去售货,问他应该选择怎样的一条线路,才能既走遍所有城市,并且走的路程最短”。
这是一个著名的难题.当n较大时,即使使用大型电子计算机,也很难解决。
投递员面临的问题显然可以归纳为旅行售货员问题,事实上,只要把投递员必须送的每一个地点看成是一个城市就行了.但是一般来说,投递员每次要到约二、三百个地点送信,如果归纳为旅行售货员问题来解决,将是一个规模很大的问题,是无法解决的.但是,在仔细分析了投递员面临的问题后,我们发现这个问题具有一定的特点,即需要送信的地点一般都是比较密集的排列在街道上的,因此,实际上,我们称这个问题为“最短投递线路问题”,1965年后国外称之为“中国投递员问题”(这个问题是我国数学家管梅谷先生在20世纪60年代提出来的)用图论的语言来描述就是在一个带权图G中,能否找到一条回路C,使C包含G的每条边至少一次且C的长度最短?如若他所管辖的街道构成一欧拉回路,则这欧拉回路便是所求路径。
如若不然,即存在度数为奇数的顶点,必然有些街道需要多走至少一遍,这时用中国邮路问题算法可求出最短路径。
运筹学 中国邮递员问题
§4.中国邮递员问题(Chinese Postman Problem)1.问题的提出例5. 一个邮递员从邮局出发投递信件, 然后再返回邮局, 如果他必须至少一次地走过他负责投递范围内的每条街道, 街道路线如下图所示, 问选择怎样的路线才能使所走的路为最短?5 6 78问题的图论表述:在赋权G=[V, E]上找一条经每条边至少一次的权最小的圈。
1960年山东师范学院管梅谷教授首先提出此问题,并设计了一个“奇偶点表上作业法”,后来发现此法不是多项式算法,1973年,Edmonds和Johnson给出一个多项式算法。
2.哥尼斯堡七桥问题18世纪在哥尼斯堡城(今俄罗斯加里宁格勒)的普莱格尔河上有7座桥,将河中的两个岛和河岸连结,如下图所示。
城中的居民经常沿河过桥散步,于是提出了一个问题:能否一次走遍7座桥,而每座桥只许通过一次,最后仍回到起始地点。
3.Euler圈Euler圈:经图G的每条边的简单圈Euler图:具有Euler圈的图Euler图非Euler图下面讨论的图G允许有重边,且重边被认为是有区别的边。
伪Euler 圈:经图G 的每条边至少一次的圈点v 的次:与点V 关联的边的数目奇(偶)点:该点的次为奇(偶)数命题1:G 的奇点个数为偶数命题2:G 中有伪Euler 圈 ⇔ G 无奇点中国邮递员问题可表述为:在图G 中找一条权最小的伪Euler 圈。
对于邮递员来说,有些街道可能会重复走,原问题便转化为尽可能少走重复的 街道。
我们将这些重复的边组成的集合称可行集,即找最小的可行集。
命题3:E *是最小可行集 ⇔ωωμμμ()()()()*()*()e e e E E E e E E ≤∑∑∀μ∈∩∈∩\初等圈重复的边 非重复的边4.算法思路由命题1,简单图G 的奇点个数为偶数,可设为v 1 , v 2 , …, v 2k , 对每个1≤ i ≤k, 找v 2i − 1 至v 2i 的链p i ,将p i 的边重复一次。
中国邮递员问题 ppt课件
中国邮递员问题
管梅谷教授首先提出的方法是奇偶点图上作业 法(1962年)
Edmonds,Johnson(1973年)给出有效算法。
复杂度为 O(|V(G)|2|E(G)|)
中国邮递员问题
中国邮递员问题
解决这样的问题,可以采用奇偶 点图上作业法:如果在配送范围 内,街道中没有奇点,那么他就 可以从配送中心出发,走过每条 街道一次,且仅一次,最后回到 配送中心,这样他所走的路程也 就是最短的路程。
原来的问题可以叙述为在一个有奇点的图中, 要求增加一些重复边,使新图不含奇点,并且 重复边的总权为最小。
我们把使新图不含奇点而增加的重复边简称为 可行(重复边)方案,使总权最小的可行方案 为最优方案。
现在的问题是第一个可行方案如何确定? 在确定一个可行方案后,怎么判断这个方案是
否为最优方案? 若不是最优方案,如何调整这个方案?
Fleury算法的复杂度是 O(| E(G)|2)
中国邮递员问题
求欧拉回路的算法(回路算法)
算法思想: 首先得到一个回路C1, 再在剩
下的图G- C1中求一条与C1有公共顶点的
回路C2, 则C1与 C2构成一个更长的回路,
继续下去可得到含所有边恰好一次的回
路. 回路算法的复杂度是
O(|
E(G) |)
这个问题就是一笔画问题。
中国邮递员问题
管梅谷教授。
上海市人。1957年毕业于华 东师范大学数学系。历任 山东师范大学讲师、副教 授、教授、校长,中国运 筹学会第一、二届常务理 事,山东省数学学会第四 届副理事长,山东省运筹 学会第一届副理事长,山 东省世界语协会理事长。 是第六届全国政协委员。 从事运筹学及其应用的研 究,对最短投递路线问题 的研究取得成果。所提模 型在国外称为中国投递问 题。
1非结构化面试问题(精)
1 问题一:“请你自我介绍一下”,你为什么加入中国邮政?| 思路: 1、这是面试的必考题目。
2、介绍内容要与个人简历相一致。
3、表述方式上尽量口语化。
4、要切中要害,不谈无关、无用的内容。
5、条理要清晰,层次要分明。
6、事先最好以文字的形式写好背熟。
回答:尊敬的领导你们好!中国邮政具有百年的历史,邮政品牌具有极大的竞争力因为我的母亲也在邮政部门工作,从小我就对邮政怀有特殊的感情,绿色的制服、穿绿衣的邮递员、绿色的邮筒、绿色门面的邮局、不管是在家乡,还是在外求学见到他们都倍感亲切,邮政能为员工提供良好的发展的机会,能给我一个施展才华的平台,能够很好的锻炼我的能力。
本人性格开朗,,热爱微笑,善于交际,工作中,认真负责,诚实守信,绝不逃避责任,我相信,这一切将成为我在邮政工作中最大的财富.。
在大学的学习中,我学习了本专业及相关专业的实际知识,并以优异的成绩完成了相关的课程,取得了英语四级及机算机二级证书。
为以后的实践任务打下了坚实的基础,从报刊上了解到,邮政已进行了公司化改革,现已到了超常规发展时期,实现了从传统邮政到现代邮政的飞跃,这是一支富有活力的队伍.我非常渴望能够在为其中的一员。
? 题二:“谈谈你的缺点” 思路: 1不宜说自己没缺点。
2、不宜把那些明显的优点说成缺点。
3、不宜说出严重影响所应聘工作的缺点。
4、不宜说出令人不放心、不舒服的缺 5?可以说出一些对于所应聘工作“无关紧要”的缺点,甚至是一些表面上看是缺点,从工作的角度看却是优点的缺点。
? 回答:我觉得我的缺点就是超爱笑,所以有时候给别人感觉就是我不太正经,其实这只是我排解压力的一中方式而已,压力太大的时候我就喜欢笑,这样我会轻松点。
我刚刚毕业,可能缺乏实践经验,社会阅历也较浅, ? 问题三:“你为什么选择我们邮政?”? 思路:?1、面试官试图从中了解你求职的动机、愿望以及对此项工作的态度。
?2、?建议从行业、企业和岗位这三个角度来回答。
运筹学 中国邮递员问题
§4.中国邮递员问题(Chinese Postman Problem)1.问题的提出例5. 一个邮递员从邮局出发投递信件, 然后再返回邮局, 如果他必须至少一次地走过他负责投递范围内的每条街道, 街道路线如下图所示, 问选择怎样的路线才能使所走的路为最短?5 6 78问题的图论表述:在赋权G=[V, E]上找一条经每条边至少一次的权最小的圈。
1960年山东师范学院管梅谷教授首先提出此问题,并设计了一个“奇偶点表上作业法”,后来发现此法不是多项式算法,1973年,Edmonds和Johnson给出一个多项式算法。
2.哥尼斯堡七桥问题18世纪在哥尼斯堡城(今俄罗斯加里宁格勒)的普莱格尔河上有7座桥,将河中的两个岛和河岸连结,如下图所示。
城中的居民经常沿河过桥散步,于是提出了一个问题:能否一次走遍7座桥,而每座桥只许通过一次,最后仍回到起始地点。
3.Euler圈Euler圈:经图G的每条边的简单圈Euler图:具有Euler圈的图Euler图非Euler图下面讨论的图G允许有重边,且重边被认为是有区别的边。
伪Euler 圈:经图G 的每条边至少一次的圈点v 的次:与点V 关联的边的数目奇(偶)点:该点的次为奇(偶)数命题1:G 的奇点个数为偶数命题2:G 中有伪Euler 圈 ⇔ G 无奇点中国邮递员问题可表述为:在图G 中找一条权最小的伪Euler 圈。
对于邮递员来说,有些街道可能会重复走,原问题便转化为尽可能少走重复的 街道。
我们将这些重复的边组成的集合称可行集,即找最小的可行集。
命题3:E *是最小可行集 ⇔ωωμμμ()()()()*()*()e e e E E E e E E ≤∑∑∀μ∈∩∈∩\初等圈重复的边 非重复的边4.算法思路由命题1,简单图G 的奇点个数为偶数,可设为v 1 , v 2 , …, v 2k , 对每个1≤ i ≤k, 找v 2i − 1 至v 2i 的链p i ,将p i 的边重复一次。
01-中国邮递员问题
欧拉图及判定定理
顶点可能重复
一进一出
经过一次 且不重复
偶点
如果一个连通图有欧拉环游,即从某个顶点出发,经过该图所有边一次,且不 重复,最后回到出发点,则对中间经过的任一顶点都是一进一出,而出发点开始出 去最后又进来,也是一进一出。注意有的顶点可能有若干次一进一出。不论如何, 都意味着该图的每个顶点都应该是偶点(即进出总共偶数条边)。
中国邮递员问题
厦门大学数学科学学院 金贤安
引言
中 国 邮 递 员 问 题 是 由 山 东 师 范 大 学 管 梅 谷 同 志 1960年首先提出的。
这是数学中为数不多的几个以“中国”命名的问题 或定理之一。
该问题涉及著名的的哥尼斯堡(Königsberg) 七桥问题。
七桥问题是图论和拓扑学的起源。
以交叉路口为顶点,街道为边,街道的长度为边的权得 到 一赋权图,我们称之为街道图。 不妨设邮局在一条街道上。 若街道图是欧拉图,有欧拉环游,无需重复走街道,沿 着 一个欧拉环游作为投递路线即可。
中国邮递员问题
若街道图不是欧拉图,则有些街道需要重复 走,那么中国邮递员问题就变为:重复走哪 些街道,使总路程最短?
给定一个连通图,我们称经过图的所有边一次且只有一次 的走法为一个欧拉通路。
如果进一步该走法还回到出发点,则称之为欧拉环游(回 路)。
具有欧拉环游的图称之为欧拉图。
C
哥尼斯堡问题即图3是否是欧拉图的问题。
A
B
D
图3 七桥问题对应图
欧拉图及判定定理
一笔画问题:什么样的图形可以一笔画成,笔不离纸,而 且每条线都只画一次不准重复?
(1) 在最优方案中,对街道图的任意一边,所添加的平行边的次数不会超过1。 事实上,若在某可行方案中,对街道图的某边,所添加的平行边的次数 大于等于2,那么在该方案中去掉该边2次,将得到一个新的更优的可行 方案,矛盾。
中国邮递员问题小论文
中国邮递员问题摘要:一名邮递员带着要分发的邮件从邮局出发,经过要分发的每个街道,送完邮件后又返回邮局.如果他必须至少一次走过他管辖范围内的每一条街道,如何选择投递路线,使邮递员走尽可能少的路程.这个问题是由我国数学家管梅谷先生(山东师范大学数学系教授)在1962年首次提出的,因此在国际上称之为中国邮递员问题本文主要介绍了中国邮递员问题的基本分析、求解中国邮递员问题的方法以及有关欧拉回路的算法实现。
关键词:中国邮递员欧拉图欧拉回路一、中国邮递员问题的分析中国投递员问题是1960年我们从生产实际中提出的一个数学问题,它是从下述实际问题中抽象出来的:“一个投递员应该怎么选择一条线路,才能既把所有由他负责的信件都送到,而所走的路程又最短”。
在我们开始研究中国投递员问题以前,国外有人研究过所谓旅行售货员的问题,即:“一个售货员要到n个城市去售货,问他应该选择怎样的一条线路,才能既走遍所有城市,并且走的路程最短”。
这是一个著名的难题.当n较大时,即使使用大型电子计算机,也很难解决。
投递员面临的问题显然可以归纳为旅行售货员问题,事实上,只要把投递员必须送的每一个地点看成是一个城市就行了.但是一般来说,投递员每次要到约二、三百个地点送信,如果归纳为旅行售货员问题来解决,将是一个规模很大的问题,是无法解决的.但是,在仔细分析了投递员面临的问题后,我们发现这个问题具有一定的特点,即需要送信的地点一般都是比较密集的排列在街道上的,因此,实际上,我们称这个问题为“最短投递线路问题”,1965年后国外称之为“中国投递员问题”(这个问题是我国数学家管梅谷先生在20世纪60年代提出来的)用图论的语言来描述就是在一个带权图G中,能否找到一条回路C,使C包含G的每条边至少一次且C的长度最短?如若他所管辖的街道构成一欧拉回路,则这欧拉回路便是所求路径。
如若不然,即存在度数为奇数的顶点,必然有些街道需要多走至少一遍,这时用中国邮路问题算法可求出最短路径。
中国邮递员数学问题
中国邮递员数学问题
中国邮递员数学问题是一个著名的数学问题,也称为"中国邮递员问题"。
这个问题源于邮递员在担任邮递员工作时,需要沿着不同的街道进行投递。
邮递员必须走遍每一条街道至少一次,然后回到出发地点。
问题的目标是寻找一条最短的路径,使得邮递员能够满足投递的要求。
具体问题描述如下:给定一个城市的街道网络图,每条街道上都有一个正整数表示街道的长度。
邮递员需要从一个特定地点出发,沿着街道网络进行投递,然后回到出发地点。
要求邮递员经过的路径总长度最短。
这个问题属于旅行商问题的变种,是一个NP-完全问题。
因为问题规模较大,难以找到一个最优解。
因此,通常采用近似算法进行求解,如TSP(Traveling Salesman Problem)等。
邮递员问题在实际中有很多应用,比如快递员的路线规划、物流配送等。
解决这个问题可以提高物流效率,减少成本。
中国邮递员问题
(割边)
FE算法复习:
(1)任取 v0属于V(G),令W0=v0. (2)设行迹Wi=v0v1v2…vi已选定,则从E(G)-E(W)中 选一条边ei+1,使得ei+1与vi相关联,且非必要时, ei+1 不要选G-E(W)的桥(所谓桥是一条删除后使连通图 不再连通的边)。 (3)反复执行(2), 直至每边e属于E(G)皆入选为止。
情况2:加权图G中有奇次顶时中国邮路问 题的解法(某些边要通过两次)
解法步骤:设G是连通加权图 1)求G中奇次顶集合V0; 2)对V0中的每个顶对u,v,用Dijkstra算法求距离d(u,v); 3)构造加权完全图K|V0|,完全图中顶点即为V0中顶点,边uv 之权为d(u,v); 4)求加权图K|V0|的总权最小的完备匹配M。 5)在G中求M中同一边之端点间的最短轨。 6)把G中在(5)求得的每条最短轨之边变成同权倍边,得 Euler图G’. 7)用FE算法求G’的一条Euler回路W’,W’即为中国邮路。 实例探讨
中国邮递员问题--邮递员从选好邮件去投递,然后返回邮 局,必须经过由他负责的每条街道至少 一次,怎么走耗时最少?
情况 1:邮路可抽象为 Euler图,则所有路经过恰好一次。 情况 2:邮路抽象成的图 G中包含奇次顶。(有的路径需要 重复走)
情况1:仍要遵循一定规则走
定理6.3
若G是Euler图,FE算法终止时得 到的W是Euler回路。
本质:此算法能实现无重复边的一笔画,且
回到出发点。
证明思路 (1)证明是闭行迹。 (2)证明能够经过一切边。(反证不能经过一切边)
基本概念复习
行迹:各边相异的道路。 Euler行迹:在图G中含一切边的行迹。 Euler回路:含一切边的闭行迹。 Euler图:若G中存在Euler回路。
中国邮递员问题解法
中国邮递员问题解法中国邮递员问题是一个著名的组合优化问题,实际上是一个旅行商问题(Traveling Salesman Problem,TSP)的变种。
问题描述:给定一个城市集合和城市之间的距离矩阵,求解一个最短的邮递员路径,使邮递员能够从出发城市出发,经过每个城市恰好一次,最后回到出发城市。
解法:1.暴力搜索暴力搜索是最简单直观的解法。
遍历所有可能的路径,计算每个路径的总距离,最后选择最短的路径。
这种解法的时间复杂度为O(n!),随着城市数量的增加而急剧增加,效率非常低,只适用于小规模问题。
2.动态规划动态规划是一个更高效的解法。
使用一个二维数组dp[i][j]表示从城市i出发经过城市集合j的最短路径长度,其中j是一个二进制数,表示哪些城市已经访问过。
动态规划的转移方程为:dp[i][j] = min{dp[k][j XOR (1 << k)] + distance[i][k]},其中k表示已经访问的最后一个城市。
利用这个递推关系,可以逐步计算出dp[0][1<<n-1],即从城市0出发经过所有城市的最短路径。
最后,将此路径与每个城市的距离相加,得到最终的最短路径长度。
3.贪心算法贪心算法是一种更简单的解法。
首先选择一个起始城市,然后每次选择距离最近且未被访问过的城市,将其加入路径中。
重复此过程,直到访问完所有城市,然后回到起始城市。
这种解法的时间复杂度为O(n^2),但由于贪心策略的局限性(可能会出现回头或死胡同),所以得到的解并不一定是最优解。
以上是三种常用的解决中国邮递员问题的方法,具体可以根据实际情况选择合适的算法进行求解。
中国邮递员问题各种算法的对比分析
附录2《图论》课程专题论文论文题目: 中国邮递员问题各种算法的对比分析班 级: 2008级数学与应用数学组 长: 马利巍2011年 12 月 27 日论文评价指标与鉴定意见摘要本文基于无向图的传统中国邮递员问题,给出了相应的显式整数规划模型,进一步讨论了一类基于有向图的广义中国邮递员问题,给出了相应的显式整数规划模型;并研究了随机中国邮递员问题,建立了相应的确定型等价模型。
并可以利用奇度数结点的配对来进行求解。
根据此思想给出了一种新的求解思路——通过去掉原始图中的偶度数结点并利用最小生成树来确定奇度数结点的配对。
提出了“虚拟权值”和“虚拟节点”的概念[]5,给出了中国邮递员问题的一种基于DNA 计算的求解算法。
新算法首先利用多聚酶链式反应技术来排除非解,从而得到中国邮递员问题的所有可行解;然后,结合基于表面的DNA 计算方法与荧光标记等技术,最终从所有可行解中析出最优解。
通过各种算法分析比较表明,新算法具有易于解读、编码简单等特点。
关键字:中国邮递员问题整数规划最优化模型奇度数结点最小生成树DNA计算多聚酶链式反应AbstractBased on the traditional Chinese to figure without the postman problem,The corresponding display integer programming model,further discussed based on adirected graph of the generalized China the postman problem,the corresponding display integer programming model;And the traditional China the postman problem,established the corresponding equivalent model that can and can use odd degree of nodes to solving matching。
中国邮递员问题
6
5
3 4
v5 4
v9
3 v8 4
v1
9
v4
4
v7
v3 5 v2 5
v1
2
v6 4
3
6
4
v5
4
v9
3 v8
4
9
v4
4
v7
运筹学
判定标准1: 在最优邮递路线上,图中的每一条 边至多有一条重复边。
判定标准2 : 在最优邮递路线上,图中每一个 圈的重复边总权小于或等于该圈总权的一半。
例8.12 求解下图所示网络的中国邮路问题,图中数 字为该边的长。
v3 2 v6 4 v9
5
3
v2
6 v5
5
4
3
4
v8
4
v1
9
v4
4
v7
v3 2 v6 4 v9
A
C
D
B
二、 奇偶点图上作业法 (1)找出图G中的所有的奇顶点,把它们两两配 成对,而每对奇点之间必有一条通路,把这条通路 上的所有边作为重复边追加到图中去,这样得到的 新连通图必无奇点。 (2)如果边e=(u,v)上的重复边多于一条,则 可从重复边中去掉偶数条,使得其重复边至多为一 条,图中的顶点仍全部都是偶顶点。 (3)检查图中的每一个圈,如果每一个圈的重 复边的总长不大于该圈总长的一半,则已经求得最 优方案。如果存在一个圈,重复边的总长大于该圈 总长的一半时,则将这个圈中的重复边去掉,再将 该圈中原来没有重复边的各边加上重复边,其它各 圈的边不变,返回步骤(2)。
运筹学
中国邮递员问题
一、 欧拉回路与道路 定义8.18 连通图G中,若存在一条道路,经过每 边一次且仅一次,则称这条路为欧拉道路。若存 在一条回路,经过每边一次且仅一次,则称这条 回路为欧拉回路。 具有欧拉回路的图称为欧拉图。 定理8.7 一个多重连通图G是欧拉图的充分必要 条件是G中无奇点。 推论 一个多重连通图G有欧拉道路的充分必要 条件是G有且仅有两个奇点。
中国邮递员问题
– 第四步:检查有重复边的线路是否是多余的。即检查重复边的两端是 否已有其他线路相连通,如有的话,可将重复边连同原边从线路图中 删去。发现重复边V4V5的两端可通过其他线路相连,可将V4V5及重复 边一起从线路图中删去。即可得送货线路如下:V0—V1—V2—V3— V5—V6—V10—V9—V12—V7—V8—V12—V9—V4—V11—V1—V0。线 路的总长度减少为215千米。总长度较前减少了20千米。
A
6
2 2 I 5 4
H 1
4
G 1 F 5
J 3 K 2
D
3
B 3 C
5
E
图中重复边的总距离W1为18<23(总距离的一半),为可行解; 检查是否每一个闭合圈的重复边的总距离都小于该闭合圈的总距离 的一半。 在圈(A,B,K,J,I,H)中,重复边总距离为8,小于该圈总距离19 的一半,满足要求,不需改进;在圈(B,C,D,K)中,不需改进; 在圈(D,E,F,J)中,不满足要求需改进
A 6 B 3 C 4 5
2
2 I
H 1 J 3 K 2 D
4 3
G 1 F 5
5
E
阅读推荐
1、《物流管理实务》,梁金萍 主编,清华大学出 版社,2010。 2、《运筹学》
– 第二步:考虑到从配货中心出发的送货车辆,在送完所有的门店货物 后,仍需要返回配货中心,故再需对生成的最小树采用中国邮递员线 路的算法进行扩充。 奇点有:V0,V1,V3,V4,V6,V7,V8,V9,V10,V12。故需增加边 V3V5,重复边V0V1,V5V6,V4V9,V9V10,V7V12,V8V12,V9V12等 7条。 粗线部分已给出了送货车量从配送中心出发,送货到10家门店后返回 配货中心的具体路线。即可为:V0—V1—V2—V3—V5—V6—V5—V4— V9—V10—V9—V12—V7—V12—V8—V12—V9—V4—V11—V1—V0。线 路的总长度为251千米。
对“中国邮递员问题”的数理分析
一位邮递员从邮局出发投递邮件,经过他所管辖的每条街道至少一次,然后回到邮局。
请为他选择一条路线,使其所行路程尽可能短。
如何找到这条最短的路线,本文将逐步分析讨论这个问题。
与上述问题类似的是一个哥尼斯堡七桥问题。
在18世纪,东普鲁士有个城市叫哥尼斯堡,普瑞格尔河横贯其境,河中有两个美丽的小岛,全城有七座桥将河的两岸与河中两岛沟通,市民们喜欢四处散步,于是便产生这样的问题:是否可以设计一种方案,使得人们从自己家里出发,经过每座桥恰好一次,最后回到家里。
热衷于这个有趣问题的人们试图解决它,但没有人能给出答案,后来数学家欧拉证明了这样的散步是不可能的。
下面我们把上述七桥问题转化为图论问题:一个连通图G由有限结点与连接这些结点的若干条互不相交的边组成,能否做一条连续的曲线,使得这条曲线走过所有的边恰好一次。
定义经过图G的每条边恰好一次的迹称为图G 的欧拉迹。
图 G 的环游是指经过图 G 每条边至少一次的闭途径,欧拉环游是指经过图 G 每条边恰好一次的环游。
一个图若包含欧拉环游,则这个图称为欧拉图。
定理 1 一个非空连通图是欧拉图当且仅当它没有奇点。
证明必要性:设图 G 是一个欧拉图,C 是图 G 中一个欧拉环游,其起点(也是终点)为 u。
对于 Av∈V(G),v 必在 C 上出现。
因 C 每经过 v 一次,就有两条与 v 关联的边被使用。
因为欧拉环游包含图 G 的每条边,所以对于所有的v≠u,d(v)都是偶数。
类似的,由于 C 开始终止于u,所以d(u)也是偶数。
所以,图 G 没有奇点。
充分性:无妨设ν(G)>1.因 G 连通且无奇点,故δ(G)≥2,因而必含有圈.当ν(G)=2 时,设仅有的两点为 u、v,则 u、v 间必有偶数条边,它们显然构成欧拉回路.假设ν(G)=k 时,结论成立.当ν(G)=k+1 时,任取 v∈V(G).令 S={v 的所有关联边}.记S 中的边为e1、e2、…、em,其中 m=d(v)为偶数.记 G'= G \ v。
关于中国邮递员问题和欧拉图应用
关于中国邮递员问题和欧拉图应用中国邮递员问题:1962年有管梅谷先生提出中国邮递员问题(简称CPP)。
一个邮递员从邮局出发,要走完他所管辖的每一条街道,可重复走一条街道,然后返回邮局。
任何选择一条尽可能短的路线。
这个问题可以转化为:给定一个具有非负权的赋权图G,(1)用添加重复边的方法求G的一个Euler赋权母图G*,使得尽可能小。
(2)求G*的Euler 环游。
人们也开始关注另一类似问题,旅行商问题(简称TSP)。
TSP是点路优化问题,它是NPC 的。
而CPP是弧路优化问题,该问题有几种变形,与加权图奇点的最小完全匹配或网络流等价,有多项式算法。
[1]欧拉图:图G中经过每条边一次并且仅一次的回路称作欧拉回路。
存在欧拉回路的图称为欧拉图。
无向图欧拉图判定:无向图G为欧拉图,当且仅当G为连通图且所有顶点的度为偶数。
有向图欧拉图判定:有向图G为欧拉图,当且仅当G的基图[2]连通,且所有顶点的入度等于出度。
欧拉回路性质:性质1设C是欧拉图G中的一个简单回路,将C中的边从图G中删去得到一个新的图G’,则G’的每一个极大连通子图都有一条欧拉回路。
性质2设C1、C2是图G的两个没有公共边,但有至少一个公共顶点的简单回路,我们可以将它们合并成一个新的简单回路C’。
欧拉回路算法:1 在图G中任意找一个回路C;2 将图G中属于回路C的边删除;3 在残留图的各极大连通子图中分别寻找欧拉回路;4 将各极大连通子图的欧拉回路合并到C中得到图G的欧拉回路。
由于该算法执行过程中每条边最多访问两次,因此该算法的时间复杂度为O(|E|)。
如果使用递归形式,得注意|E|的问题。
使用非递归形式防止栈溢出。
如果图是有向图,我们仍然可以使用以上算法。
/showproblem.php?pid=1116 有向图欧拉图和半欧拉图判定/JudgeOnline/problem?id=2337 输出路径中国邮递员问题①:一个邮递员从邮局出发,要走完他所管辖的每一条街道,可重复走一条街道,然后返回邮局。
中国邮递员问题的应用
题目:姓名:学号:班级:前 言我们在生活中都与中国邮递员有了一定的接触,那么什么是中国邮递员?中国邮递员问题产生于1960年,它讨论的主要内容是:“一个投递员应该如何选择线路,才能把所有的由他负责的信件都送到,而且所走的路线又是最短的。
我国管梅谷教授1962变首先并提出了中国邮递员问题的原始模型。
然而在我们研究中国邮递员以前,国外有很多人士研究了所谓的旅行售货员问题:“一个售货员要到n 个城市去售货,问其应该如何的选择路线才能一条路的走完所有的城市,且路程是最短的。
”当n 增大到一定程度的时候我们将难以解决。
所以我们这里的中国投递员的问题也相当于旅行售后员一条线走完所有城市的问题,只要将所有的城市的点换成了我们所要投递的点就可以了。
事实上就是告诉你几个点和几条边及其权重,就其求出某点到某点的最短路的问题。
摘 要图论在各个领域都有着广泛的应用,在单循道路的寻早上早已经开始应用。
对于中国邮递员等的问题,我们可以用边着色理论和Euler 理论来解决,这里本文将应用于实践,将理论性问题用到福建省漳平市的邮递员发送派件的应走得道路方式。
本文将应用Fluery 算法来求解最终得到与本文所要寻找的问题的结果。
关键词:图论;EULER ;FLEURY 算法;邮递员1.知识简介EULER 环游]1[:一条闭途径如果通过图中每条边至少一次就称为环游,图中的每条边恰一次的比途径就称之为EULER 环游,有EULER 环游的图称之为EULER 图。
FLEURY 算法]1[(过河拆桥,尽量不走独木桥):(1)任取一点0v ,令00w v =。
(2)若迹k k k v e v e 110v w =已经取定,选},,,{e \E e 211k k e e ∈+使得①1e +k 与k v 相关联。
②除非无奈,选1e +k 使它不是},,,{G 21k k e e e G -=的割边。
(3)若(2)不能再进行下去,那么就终止。
中国邮递员问题——欧拉巡回
案例1:双车道公路扫雪模型
深度优先搜索法遍历求解
威廉王迷宫
c
f
b
d e
g
l
i
j
h
k
x
a
案例1:双车道公路扫雪模型
深度优先搜索法遍历求解
要求1)的解法2(续)
扫雪车行驶规则: 1. 从起点出发,优先选择未作业过的路段; 2. 到达交差路口时,若身后路面的两个车道都已 铲且前面还有未作业过的路段,或前方路段都 未作业过,则驶入最靠右边的路段继续作业; 否则,身后路面只铲了一个车道,应掉头铲另 一个车道。 3. 行驶到一头不通的道路尽头应掉头,在反向车 道上作业。
求添加的重复边权和近可能小; 2) 在G*中求一条欧拉巡回。
走两条重复边相当于原图的边走两遍。
结论:若连通图G正好有两个奇次顶点u,v,沿u到v 的一条最短路径添加重复边得到欧拉图G*, 则G*的 欧拉巡回便是G的最佳巡回。
求解中国邮递员问题的算法
最小权对集法(Edmonds) 设G是连通加权图。 1) 求G的所有奇次顶点之间的最短路径及其
迷宫任务:从迷宫入口处出发,每个走廊都要搜索,最后 再从入口出来.
案例1:双车道公路扫雪模型
深度优先搜索法遍历求解
要求1)的解法2(续)
迷宫法则: 1)沿着未走过的通道尽可能远地走下去,走到死胡 同或那里已无末走过的走廊可选时,沿原路返回; 2)到达路口,若有未走过的走廊时,沿这一走廊尽 可能远地走下去,…,最后即可按索退全部走廊 和厅室,再由入口处出迷宫.
法在有向图上求出有向欧拉巡回。
v1
10
v2
6
v3
6
8
v4 5
3 v5
v6
v7
行遍性问题
定义 在加权图G=(V,E)中, (1)权最小的哈密尔顿圈称为最佳 圈. 最佳H圈 最佳 (2)经过每个顶点至少一次的权最小的闭通路称为最 最 佳推销员回路. 佳推销员回路 一般说来,最佳哈密尔顿圈不一定是最佳推销员回 路,同样最佳推销员回路也不一定是最佳哈密尔顿圈.
H回路,长22
最佳推销员回路,长4
算法步骤: 算法步骤:
(1)用 Floyd 算法求出的所有奇次顶点之间的最短路径和距离.
(2)以 G 的所有奇次顶点为顶点集(个数为偶数) ,作一完备图, 边上的权为两端点在原图 G 中的最短距离, 将此完备加权图记为 G1.
(3)用Edmonds算法求出G1的最小权理想匹配 最小权理想匹配M,得到奇次顶点的 最小权理想匹配 最佳配对.
返回
(二)推销员问题
流动推销员需要访问某地区的所有城镇,最后回到出 发点.问如何安排旅行路线使总行程最小.这就是推销 推销 员问题. 员问题 若用顶点表示城镇,边表示连接两城镇的路,边上的 权表示距离(或时间、费用),于是推销员问题就成为 在加权图中寻找一条经过每个顶点至少一次的最短闭通 路问题.
返回
二、推 销 员 问 题 (一)哈密尔顿图
定义 设G=(V,E)是连通无向图 1 2 3 经过G的每个顶点正好一次的路径,称为G的一条哈密尔顿路径 哈密尔顿路径. 哈密尔顿路径 经过G的每个顶点正好一次的圈,称为G的哈密尔顿圈 哈密尔顿圈或H圈. 哈密尔顿圈 含H圈的图称为哈密尔顿图 哈密尔顿图或H图. 哈密尔顿图 图
用 Floyd 算法求出ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ们之间的最短路径和距离:
2.以 v4、v7、v8、v9 为顶点,它们之间的距离为边权构造完备图 G1.
3.求出 G1 的最小权完美匹配 M={(v4,,v7),(v8,v9)}
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
v1 a
b
c
v2
v3
v4
图1
图2
图1和图2当中哪一个图满足:从图中任何一点出 发,途径每条边,最终还能回到出发点?
试想:一个图应该满足什么条件才能达到上面要 求呢?
凡是能一笔画出的图,奇点的个数最多 有两个。始点与终点重合的一笔画问题, 奇点的个数必是0。
奇点:那个点的角度来看,数有多少条线从连接着那 个点,如果连接那个点的线的数量是奇数条,那这个 点就是奇点,反之,就是偶点。
其实可以通过连接匹配的奇点得到!
v1 2
v8 4
v7
5 v2 6
3 v9 4
3 v6
5
4
4
9
4
v3
v4
v5
图2
这样的可行方案是不是只有一种呢? 在确定一个可行方案后,怎么判断这个方案是
否为最优方案?
若不是最优方案,如何调整这个方案?
第二步:调整可行方案
最优方案必须满足以下(1)(2)两个条件:
欧拉于1736年研究并解决了 此问题, 他用点表示岛和陆
地,两点之间的连线表示连 接它们的桥,将河流、小岛 和桥简化为一个网络,把七 桥问题化成判断连通网络能 否一笔画的问题。之后他发 表一篇论文,证明了上述走 法是不可能的。并且给出了 连通网络可一笔画的充要条 件这一著名的结论。
一笔画问题:从某一点开始画画,笔不离纸, 各条线路仅画一次,最后回到原来的出发点。
O(|V (G) |2| E(G) |)
解决这样的问题,可以采用奇偶 点图上作业法:如果在配送范围 内,街道中没有奇点,那么他就 可以从配送中心出发,走过每条 街道一次,且仅一次,最后回到 配送中心,这样他所走的路程也 就是最短的路程。
对于有奇点的街道图,该怎么办呢? 这时就必须在每条街道上重复走一次或多次。
v7
5
3
3
v2
6
v9 4
v6
5
4
4
v3
9
v4
4 v5
图5
5
(v2,v3,v4,v5,v6,v
7,v8,v9)送货,如 图1所示。
v2 6
5
9 v3
v8 4
3 v9 4
4 4
v4 图1
v7 3
v6 4
v5
显然街区图上有奇点(4个),不满足“一笔画” 的条件,则必然有一些街道要被重复走过(添 加重复边)才能回到原出发点。此时得到的图 就无奇点。
那么该怎样添加重复边,使得图中全为偶点呢?
举例说明
如图所示。
v1 2 v3
5 v5
3
4
26 8
v2
4 v4
4 v6
如果在某条路线中,边[vi,vj]上重复走几次, 我们就在图中vi,vj之间增加几条边,令每条 边的权和原来的权相等,并把所增加的边,称 为重复边,于是这条路线就是相应的新图中的 尤拉图。
原来的问题可以叙述为在一个有奇点的图中, 要求增加一些重复边,使新图不含奇点,并且 重复边的总权为最小。
在一个多重边的连通图中,从某个顶点 出发,经过不同的线路,又回到原出发 点,这样的线路必是尤拉图e2 eivi
ei1
ei1
vi
G Wi
ei1
O(| E(G) |2)
O(| E(G) |)
一个邮递员送信,要走完他负责投递的 全部街道,投完后回到邮局,应该怎样 走,使所走的路程最短?
(1)在最优方案中,图的每一边最多有一条
重复边 (2)在最优方案中,图中每个圈上的重复边的
总权不大于该圈总权的一半。
v1 2 v8 4 v7
5
3
3
v2
6
v9 4
v6
5
4
4
v3
9 v4
4 v5
图3
v1 2 v8 4 v7
5
3
3
v2
6
v9 4
v6
5
4
4
v3
9 v4
4 v5
图4
v1
2
v8
4
我们把使新图不含奇点而增加的重复边简称为 可行(重复边)方案,使总权最小的可行方案 为最优方案。
现在的问题是第一个可行方案如何确定? 在确定一个可行方案后,怎么判断这个方案是
否为最优方案? 若不是最优方案,如何调整这个方案?
举个例子
车辆从某配送中心 (v1)出发,给街道
v1 2
边上的超市
这个问题是我国管梅谷同志1960年首先 求出来的,因此在国际上通称为中国邮 递员问题。在物流活动中,经常会遇到 这样的问题,如:每天在大街小巷行驶 的垃圾车、洒水车、各售货点的送货车 等都需要解决一个行走的最短路程问题。
这个问题就是一笔画问题。
管梅谷教授。
上海市人。1957年毕业于华 东师范大学数学系。历任 山东师范大学讲师、副教 授、教授、校长,中国运 筹学会第一、二届常务理 事,山东省数学学会第四 届副理事长,山东省运筹 学会第一届副理事长,山 东省世界语协会理事长。 是第六届全国政协委员。 从事运筹学及其应用的研 究,对最短投递路线问题 的研究取得成果。所提模 型在国外称为中国投递问 题。
(优选)中国邮递员问题
七桥问题与一笔画 中国邮递员问题 欧拉图及求欧拉回路的算法 求解中国邮递员问题的算法
18世纪著名古典数学问 题之一。在哥尼斯堡的 一个公园里,有七座桥 将普雷格尔河中两个岛 以及岛与河岸连接起来 (如图)。问是否可能从 这四块陆地中任一块出 发,恰好通过每座桥一 次,再回到起点?