分支限界旅行售货员

/*
----input.txt

4
0 1 2 3
1 0 9 4
2 9 0 6
3 4 6 0

*/
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

#define NoEdge                1000
struct MinHeapNode{
int lcost ;       //子树费用的下界
    int    cc ;           //当前费用
    int   rcost ;      //x[s:n-1]中顶点最小出边费用和
    int   s ;            //根节点到当前节点的路径为x[0:s]
    int    *x ;          //需要进一步搜索的顶点是//x[s+1:n-1]
struct MinHeapNode *next ;
} ;
int n;          //图G的顶点数
int   **a;      //图G的邻接矩阵
//int   NoEdge;   //图G的无边标记
int   cc;       //当前费用
int   bestc;    //当前最小费用
MinHeapNode* head =0 ; /*堆头*/
MinHeapNode* lq = 0;   /*堆第一个元素*/
MinHeapNode* fq = 0 ;   /*堆最后一个元素*/

int DeleteMin(MinHeapNode*&E)
{
	MinHeapNode* tmp = NULL ;
	tmp = fq ;
	// w = fq->weight ;
	E = fq ;
	if(E==NULL)
	   return 0 ;
	head->next = fq->next ; /*一定不能丢了链表头*/
	fq = fq->next ;
	// free(tmp) ;
	return 0 ;
}

int Insert(MinHeapNode* hn) 
{
	if(head->next == NULL)
	{
	   head->next = hn ; //将元素放入链表中
	   fq = lq = head->next ; //一定要使元素放到链中
	}
	else
	{
	   MinHeapNode *tmp = NULL ;
	   tmp = fq ;
	   if(tmp->cc>hn->cc)
	   {
		hn->next = tmp ;
		head->next = hn ;
		fq = head->next ; /*链表只有一个元素的情况*/
	   }
	   else
	   {
		for(;tmp!=NULL;)
		{
		  if(tmp->next!=NULL&&tmp->cc>hn->cc)
		  {
		   hn->next = tmp->next ;
		   tmp->next = hn ;
		   break ; 
		  }
		  tmp = tmp->next ;
		}
	   }
	   if(tmp ==NULL)
	   {
		lq->next = hn ;
		lq = lq->next ;
	   }
	}
	return 0 ;
}

int BBTSP(int v[])
{//解旅行售货员问题的优先队列式分支限界法

	/*初始化最优队列的头结点*/
	head = (MinHeapNode*)malloc(sizeof(MinHeapNode)) ;
		head->cc = 0 ;head->x = 0 ;
	head->lcost = 0 ; head->next = NULL ; head->rcost = 0 ; head->s=0 ;
	int *MinOut = new int[n+1];   /*定义定点i的最小出边费用*/
		//计算MinOut[i]=顶点i的最小出边费用
	int MinSum=0;//最小出边费用总合
	for(int i=1; i<=n; i++){
	   int Min=NoEdge;   /*定义当前最小值*/
	   for(int j=1; j<=n; j++)
		if( a[i][j]!=NoEdge &&   /*当定点i,j之间存在回路时*/
		 (a[i][j]<Min || Min==NoEdge))    /*当顶点i,j之间的距离小于Min*/
		 Min=a[i][j];                     /*更新当前最小值*/
		if(Min==NoEdge) 
		 return NoEdge;//无回路
		MinOut[i]=Min;    /*顶点i的最小出边费用*/
		MinSum+=Min;      /*最小出边费用的总和*/
	}

	MinHeapNode *E =0 ; 
	int i;
	E= (MinHeapNode*)malloc(sizeof(MinHeapNode));
	E->x = new int[n] ;
	// E.x=new int[n];
	for(i=0; i<n; i++)
	   E->x[i]=i+1;
	E->s=0;
	E->cc=0;
	E->rcost=MinSum;
	E->next = 0 ;    //初始化当前扩展节点
	int bestc=NoEdge; /*记录当前最小值*/
	//搜索排列空间树
	while(E->s<n-1){//非叶结点
	   if (E->s==n-2){//当前扩展结点是叶结点的父结点
		/*
		首先考虑s=n-2的情形,此时当前扩展结点是排列树中某个叶结点的父结点。如果该叶结点相应一条可行回路
		且费用小于当前最小费用,则将该叶结点插入到优先队列中,否则舍去该叶结点
		*/
		if( a[E->x[n-2]][E->x[n-1]] != NoEdge && /*当前要扩展和叶节点有边存在*/
		 a[E->x[n-1]][1] != NoEdge && /*当前页节点有回路*/
		 (E->cc+ a[E->x[n-2]][E->x[n-1]] + a[E->x[n-1]][1]<bestc /*该节点相应费用小于最小费用*/
		 ||bestc==NoEdge)){
		 bestc = E->cc+a[E->x[n-2]][E->x[n-1]]+a[E->x[n-1]][1]; /*更新当前最新费用*/
		 E->cc=bestc; 
		 E->lcost=bestc;
		 E->s++;
		 E->next = NULL ;
		 Insert(E); /*将该页节点插入到优先队列中*/
		}
		else 
		 free(E->x) ;//该页节点不满足条件舍弃扩展结点 
	   } 
	   else{/*产生当前扩展结点的儿子结点
		当s<n-2时,算法依次产生当前扩展结点的所有儿子结点。由于当前扩展结点所相应的路径是x[0:s],
		其可行儿子结点是从剩余顶点x[s+1:n-1]中选取的顶点x[i],且(x[s],x[i])是所给有向图G中的一条边。
		对于当前扩展结点的每一个可行儿子结点,计算出其前缀(x[0:s],x[i])的费用cc和相应的下界lcost。
		当lcost<bestc时,将这个可行儿子结点插入到活结点优先队列中。*/
		for(i=E->s+1; i<n; i++)
		 if(a[E->x[E->s]][E->x[i]]!=NoEdge){ /*当前扩展节点到其他节点有边存在*/
		  //可行儿子结点
		  int cc = E->cc + a[E->x[E->s]][E->x[i]]; /*加上节点i后当前节点路径*/
		  int rcost = E->rcost - MinOut[E->x[E->s]]; /*剩余节点的和*/
		  int b = cc + rcost; //下界
		  if(b<bestc || bestc == NoEdge){//子树可能含最优解,结点插入最小堆
		   MinHeapNode * N ;
		   N = (MinHeapNode*)malloc(sizeof(MinHeapNode)) ;
		   N->x=new int[n]; 
		   for(int j=0; j<n; j++)
			N->x[j]=E->x[j];      
		   N->x[E->s+1]=E->x[i]; 
		   N->x[i]=E->x[E->s+1];/*添加当前路径*/
		   N->cc=cc;            /*更新当前路径距离*/
		   N->s=E->s+1 ;        /*更新当前节点*/
		   N->lcost=b;          /*更新当前下界*/
		   N->rcost=rcost;      
		   N->next = NULL ; 
		   Insert(N); /*将这个可行儿子结点插入到活结点优先队列中*/
		  }
		 }
		 free(E->x);
	   }//完成结点扩展
	   DeleteMin(E) ;//取下一扩展结点
	   if(E==NULL) break ; //堆已空
   
	}
	if(bestc==NoEdge) return NoEdge;//无回路
	for(i=0; i<n; i++)
	   v[i+1]=E->x[i];//将最优解复制到v[1:n]
	while(true){//释放最小堆中所有结点
	   free(E->x) ;
	   DeleteMin(E) ; 
	   if(E ==NULL)
		break ;
	}
	return bestc;
}


int main()
{
	n =0 ; 
	int i = 0 ;
	FILE *in , *out ;
	in = fopen("input.txt" , "r") ;
	out = fopen("output.txt" , "w") ;
	if(in==NULL||out==NULL){
	   printf("没有输入输出文件\n") ;
	   return 1 ;
	}
	fscanf(in , "%d" , &n) ;
	a = (int**)malloc(sizeof(int*)*(n+1)) ;
	for(i = 1 ; i<=n ; i++)
	{
	   a[i] = (int*)malloc(sizeof(int)*(n+1)) ;
	}
	for(i =1 ; i<=n ; i++)
	   for(int j = 1 ; j<= n ; j++)
	   fscanf(in , "%d" , &a[i][j]) ;
	// prev = (int*)malloc(sizeof(int)*(n+1)) ;
	int*v = (int*)malloc(sizeof(int)*(n+1)) ;// MaxLoading(w , c , n) ;
	for(i = 1 ; i<=n ; i++)
	   v[i] = 0 ;
	bestc = BBTSP(v) ;
		for(i=1 ; i<=n ; i++)
	   fprintf(out , "%d\t" , v[i]) ;
	fprintf(out , "\n") ;
	fprintf(out , "%d\n" , bestc) ;
	return 0 ;
}

    原文作者:分支限界法
    原文地址: https://blog.csdn.net/vsooda/article/details/7437081
    本文转自网络文章,转载此文章仅为分享知识,如有侵权,请联系博主进行删除。
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