Q31计算最短路径1

E:/GitHub/suanfaquti/Q31计算最短路径1.py
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问题描述
一个边长n的正方形划分成n*n个边长1的小正方形,所有的边和点构成一张图,
求从左上到与右下再返回左上的所有最短路径中没有经过重复线段的路径数。
例如n=2时一共有10种往返路径。求n=6时,共有多少种最短路径?

分析
本题可转化成从左上同时找两条路径到右下,要求路径最短且无重复。
显然每次只能往右或者下走。对每一个点(x,y)维护一个二维数组(a,b),
a表示两条路径走到(x,y)才重复的路径数,b表示走到(x,y)都不重复的路径数,
显然(7,7)的b就是答案。由于(x,y)的上一点是(x-1,y)或者(x,y-1),
那么(x,y)的a就等于(x-1,y)的b和(x,y-1)的b的和;
而(x,y)的b就是(x,y)的所有路径数减去所有重复路径数,
所有路径数是comb(x+y,x)的平方,所有重复路径数就是[1-x][1-y]的所有点的
走到该点才重复的路径数 乘以 该点到终点的所有路径数的平方,
即代码里的 comb(x-i+y-j,y-j)**2*res[i][j][0]
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from scipy.special import comb, perm

n=7
res=[[[0,0] for i in range(n+1)] for j in range(n+1)]

for x in range(1,n+1):
    for y in range(1,n+1):
        if x>y:
            res[x][y]=res[y][x]
            continue
        res[x][y][0]=res[x-1][y][1]+res[x][y-1][1]
        b=comb(x-1+y-1,x-1)**2
        for i in range(1,x+1):
            for j in range(1,y+1):
                b-=comb(x-i+y-j,y-j)**2*res[i][j][0]
        res[x][y][1]=b

for i in range(n+1):
    print(res[i])               #100360

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[[0, 0], [0, 0], [0, 0], [0, 0], [0, 0], [0, 0], [0, 0], [0, 0]]
[[0, 0], [0, 1.0], [1.0, 0.0], [0.0, 0.0], [0.0, 0.0], [0.0, 0.0], [0.0, 0.0], [0.0, 0.0]]
[[0, 0], [1.0, 0.0], [0.0, 2.0], [2.0, 2.0], [2.0, 2.0], [2.0, 2.0], [2.0, 2.0], [2.0, 2.0]]
[[0, 0], [0.0, 0.0], [2.0, 2.0], [4.0, 10.0], [12.0, 20.0], [22.0, 32.0], [34.0, 46.0], [48.0, 62.0]]
[[0, 0], [0.0, 0.0], [2.0, 2.0], [12.0, 20.0], [40.0, 80.0], [112.0, 204.0], [250.0, 418.0], [480.0, 752.0]]
[[0, 0], [0.0, 0.0], [2.0, 2.0], [22.0, 32.0], [112.0, 204.0], [408.0, 786.0], [1204.0, 2244.0], [2996.0, 5312.0]]
[[0, 0], [0.0, 0.0], [2.0, 2.0], [34.0, 46.0], [250.0, 418.0], [1204.0, 2244.0], [4488.0, 8592.0], [13904.0, 26200.0]]
[[0, 0], [0.0, 0.0], [2.0, 2.0], [48.0, 62.0], [480.0, 752.0], [2996.0, 5312.0], [13904.0, 26200.0], [52400.0, 100360.0]]
'''
        
在Qt中使用Dijkstra算法计算最短路径,可以按照以下步骤进行: 1. 定义节点类:节点类包括节点的ID、节点名称、出度边集合、入度边集合、起点到该节点的短距离、该节点是否已经被访问过等属性。 2. 定义边类:边类包括边的起点、终点、边权重等属性。 3. 创建图类:图类包括节点集合、边集合等属性,以及添加节点、添加边、删除节点、删除边等方法。 4. 实现Dijkstra算法:Dijkstra算法是一种单源最短路径算法,它通过维护一个集合S来保存已经确定了最短路径的节点,以及一个集合Q来保存还未确定最短路径的节点。算法从起点开始,依次将离起点近的节点加入集合S中,然后更新与这些节点相邻的节点的距离值。重复这个过程,直到所有节点都被加入集合S。 5. 在Qt中实现Dijkstra算法:在Qt中可以使用QList等容器类来保存节点集合、边集合,使用QMap等容器类来保存节点的ID、名称等信息。同时,可以使用QGraphicsView等类来实现图形界面展示。在实现Dijkstra算法时,可以使用QQueue等容器类来保存还未确定最短路径的节点,使用QMap等容器类来保存节点的短距离值和前驱节点等信息。 6. 实现图形界面:在Qt中可以使用QGraphicsScene和QGraphicsView等类来实现图形界面展示,可以通过鼠标点击等事件来添加节点、添加边、删除节点、删除边等操作。 总之,使用Qt实现Dijkstra算法计算最短路径,需要综合运用Qt的各种容器类、图形界面类、算法实现等技术,需要具备一定的编程能力和算法思维能力。
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