最短Hamilton路径 状压DP

本文介绍了一种求解特定图中从起点到终点的最短Hamilton路径的算法。通过动态规划方法,利用状态压缩技巧,实现了对带权无向图的最短路径计算。适用于节点数量不多于20的情况。

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题面

给定一张 n 个点的带权无向图,点从 0~n-1 标号,求起点 0 到终点 n-1 的最短Hamilton路径。 Hamilton路径的定义是从 0 到 n-1 不重不漏地经过每个点恰好一次。

输入格式

第一行输入整数n。

接下来n行每行n个整数,其中第i行第j个整数表示点i到j的距离(记为a[i,j])。

对于任意的x,y,z,数据保证 a[x,x]=0,a[x,y]=a[y,x] 并且 a[x,y]+a[y,z]>=a[x,z]。

输出格式

输出一个整数,表示最短Hamilton路径的长度。

数据范围

1≤n≤20
0≤a[i,j]≤10^7

AC代码

#include<iostream>
#include<cstring>
using namespace std;
int n,a[21][21],f[1<<21][21];
void input(){
    cin >> n;
    for(int i=0;i<n;i++){
        for(int j=0;j<n;j++){
            cin >> a[i][j];
        }
    }
}
int main(){

    input();
    memset(f,0x3f,sizeof f);
    f[1][0] = 0;
    for(int s=1;s<(1<<n);s++){
        for(int i=0;i<n;i++){

            if(s&(1<<i)){
                for(int j=0;j<n;j++){
                    if(s&(1<<j)) f[s][i] = min(f[s][i],f[s^(1<<i)][j]+a[j][i]);
                }

            }
        }
    }
    cout << f[(1<<n)-1][n-1] << endl;
    return 0;
}

哈密顿回路是一种经过图中每个节点一次且仅一次的回路。哈密顿回路问题是一个NP完全问题,因此没有已知的多项式时间算法可以解决这个问题。不过,可以使用启发式算法来解决近似的问题。 下面是一个使用Java实现的近似算法: ```java import java.util.*; public class HamiltonianPath { private static int[][] graph; // 图 private static int[] path; // 存储路径 private static boolean[] visited; // 标记是否访问过 private static int n; // 节点数 public static void main(String[] args) { Scanner sc = new Scanner(System.in); n = sc.nextInt(); graph = new int[n][n]; path = new int[n]; visited = new boolean[n]; // 构建图 for(int i = 0; i < n; i++) { for(int j = 0; j < n; j++) { graph[i][j] = sc.nextInt(); } } // 从第一个节点出发 path[0] = 0; visited[0] = true; if(findHamiltonianPath(1)) { // 打印路径 for(int i = 0; i < n; i++) { System.out.print(path[i] + " "); } } else { System.out.println("No Hamiltonian Path exists"); } } // 查找哈密顿路径 private static boolean findHamiltonianPath(int pos) { // 如果已经遍历完所有节点 if(pos == n) { // 判断后一个节点是否与第一个节点相邻 if(graph[path[pos - 1]][path[0]] == 1) { return true; } else { return false; } } // 遍历其它节点 for(int i = 1; i < n; i++) { if(isValid(i, pos)) { path[pos] = i; visited[i] = true; if(findHamiltonianPath(pos + 1)) { return true; } // 回溯 visited[i] = false; } } return false; } // 判断节点是否可达 private static boolean isValid(int node, int pos) { // 如果节点已经被访问过,返回false if(visited[node]) { return false; } // 如果前一个节点与当前节点不相邻,返回false if(graph[path[pos - 1]][node] == 0) { return false; } return true; } } ``` 在这个算法中,我们使用了回溯的方法来查找哈密顿路径。我们从第一个节点开始,依次尝试访问其它节点,直到找到一条哈密顿路径或者遍历完所有节点。在查找过程中,我们使用visited数组来标记节点是否已经被访问过,使用path数组来存储路径。isValid方法用来判断节点是否可达。
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