交通网络最短路径标号算法的实现与效率分析

标号算法是交通网络最短路径算法族中应用最广泛的算法,其中以各种D ijkstra算法为核心的标号设定算法是各种商用G IS平台网络分析算法的首选。然而,同样隶属于标号算法的标号改正算法在交通网络路径分析中却罕有应用。为了将标号改正算法应用于交通网络路径分析,首先讨论了标号算法的基本结构;然后分析了标号设定算法和标号改正算法的实现过程、复杂度、运行特点和适用性,进而选择了标号设定和标号改正算法中公认的几种优秀算法———基于逼近桶结构和改进四叉堆的D ijkstra算法(D IKBA与D IKQH)以及Pallottino算法(TWO-Q),并结合交通网络邻接链表结构予以实现;最后采用城市交通网络数据,对几种算法的实际运行效率进行了对比试验,试验结果表明,标号改正算法和标号设定算法优点各异;由于交通网络路径算法的应用越来越强调动态性和网络适用性,而且标号改正算法较之标号设定算法具有更大的适用范围,因此其在交通网络路径分析中具有极大的应用潜力。     

交通网络限制搜索区域时间最短路径算法

在基于四叉堆优先级队列的改进型Ｄｉｊｋｓｔｒａ最短路径算法的基础上,进一步提出了利用交通网络的空间分布及方位特征构造限制区域的时间最短路径算法。在对城市交通网络空间分布特征进行统计分析的基础上,针对具体的起,终节点,设定合理的椭圆限制搜索区域,以减少算法的搜索规模。     

国际航线网络中K条最短路径算法改进与仿真

K条最短路径(KSP)问题是国际航线网络实际路径优化问题。通过对航线网络特征与K条最短路径算法的分析,研究了解决KSP问题的典型Yen算法。针对Yen算法求解候选路径占用大量运算时间的问题,提出一种改进Yen算法。改进Yen算法通过借助A*算法的启发式策略,减少了产生候选航线路径的时间,从而提高了算法的搜索效率并减小了算法搜索的规模。通过对国际航线网络实例的仿真,实验结果表明改进Yen算法能够快速求解国际航线网络中的KSP问题;同时,与Yen算法相比,运算效率提升了75.19%以上,能够为航线路径优化提供决策支持。     

最短路径重构算法

研究了在Ｎ个顶点的图中，仅给出了所有顶点对之间最短路径距离矩阵，而计算任两顶点间最短路径问题。这种算法因没有利用原始图中有关边的信息，被称为重构算法。本研究取得了如下成果：①在单一的顶点对之间最短路径重构的时间复杂度为Ｏ（ｎｌｏｇｎ）；②在所有顶点对之间的最短路径重构的时间复杂度为Ｏ（ｎ＾３）；③在带有ｎ／ｌｏｇｎ个处理器的独占读写并行随机访问器上，单一顶点对之间的最短路径重构时间复杂度为Ｏ（（ｌ     

交通网络限制搜索区域时间最短路径算法

在基于四叉堆优先级队列的改进型Ｄｉｊｋｓｔｒａ 最短路径算法的基础上,进一步提出了利用交通网络的空间分布及方位特征构造限制区域的时间最短路径算法。在对城市交通网络空间分布特征进行统计分析的基础上,针对具体的起、终节点,设定合理的椭圆限制搜索区域,以减少算法的搜索规模。针对椭圆限制搜索区域算法由于计算量大而效率不高的弱点,提出了矩形限制搜索区域算法,达到既减小算法搜索规模,又提高算法运行效率的目的。试验结果显示了本文提出的限制搜索区域算法的合理性与有效性     

最短路径算法在配电网抢修中的应用

现有的最短路径搜索算法如Dijkstra算法或椭圆限制的Dijkstra算法等计算效率较低,有待进一步改进.在分析已有Dijkstra算法的基础上,提出了快速最短路径优化算法.根据城市的交通状况对交通网络图的边值赋予不同的权值可实现最优路径搜寻,以逆邻接表结构为基础,采用矩形限制搜索范围来优化Dijkstra算法.通过对算法的运行结果进行对比,证明了本算法的灵活性和可靠性.     

Dijkstra最短路径算法分析与改进

Dijkstra算法是计算最短路径的经典算法,在对该算法分析的基础上,对其进行了优化和改进。其一是对数据存储方式进行了改进,其二是对辅助向量采用堆排序改进。通过优化降低了内存消耗,搜索效率明显提高。     

复杂网络中最短K条路径问题的求解算法研究

以时间代价作为目标函数,针对复杂网络的优化问题进行研究,给出了目标评价函数模型的建立过程,提出了基于改进的A*算法求解复杂网络中最短K条路径问题的算法,并以城市交通为例,对算法进行了验证。实验结果表明所提出的算法可适用于一般多重图中最短K条路径问题的快速求解,具有广泛的应用价值。     

计算机网络最短路径算法的实现

本文讨论计算机网络最短路径算法及其实现问题。文中先论述了最短路径算法的设计思想:然后讨论了两种典型的最短路径算法:Dijkstra算法和Ford-Fulkerson算法,并给出了其实现过程。     

最短路径算法及其实现

本文主要讨论了两种典型的最短路径算法-Dijkstra算法和Ford-Fulkerson算法的设计思路,并给出了其实现过程。     

一种新的Kth最短路径搜索算法

借助于“背离”路径的概念,论文在2nd最短路径搜索算法的基础上提出了一种新的Kth最短路径搜索算法,并将其应用至实际环境中。通过K-1次2nd最短路径搜索算法的迭代,该算法可以求出网络中任意两个给定节点之间的Kth最短路径,2nd最短路径搜索算法在计算上具有简单性,因而也同样具有简洁、快速的特点。     

时间依赖的网络中最小时间路径算法

时间依赖的网络与传统网络模型相比更具有现实意义，具有广泛的应用领域，交通网络和通信网络可以抽象为时间依赖的网络模型，当模型中弧的工度是时间依赖的变量，最短路径问题的求解变得非常困难，早期的研究者通过具体的网络实例认识到传统最短路径算法在这种情况下是不正确的，因此给出限制性条件使得传统最短路径算法是有效的。该文从最短路径算法的理论基础入手，从理论上证明了传统最短路径算法，如Dijkstra算法和标号设置算法，在时间依赖的网络上不能有效地求解最短路径问题，并且，在没有任何限制性条件下，给出了时间依赖的网络模型，理论基础，求解最小时间路径的优化条件和SPTDN算法，从理论上证明了SPTDN算法的正确性，算法的实验结果是正确的，最后给出了时间依赖的网络应用实例。     

Parallel Algorithms for Dynamic Shortest Path Problems

The development of intelligent transportation systems (ITS) and the resulting need for the solution of a variety of dynamic traffic network models and management problems require faster‐than‐real‐time computation of shortest path problems in dynamic networks. Recently, a sequential algorithm was developed to compute shortest paths in discrete time dynamic networks from all nodes and all departure times to one destination node. The algorithm is known as algorithm DOT and has an optimal worst‐case running‐time complexity. This implies that no algorithm with a better worst‐case computational complexity can be discovered. Consequently, in order to derive algorithms to solve all‐to‐one shortest path problems in dynamic networks, one would need to explore avenues other than the design of sequential solution algorithms only. The use of commercially‐available high‐performance computing platforms to develop parallel implementations of sequential algorithms is an example of such avenue. This paper reports on the design, implementation, and computational testing of parallel dynamic shortest path algorithms. We develop two shared‐memory and two message‐passing dynamic shortest path algorithm implementations, which are derived from algorithm DOT using the following parallelization strategies: decomposition by destination and decomposition by transportation network topology. The algorithms are coded using two types of parallel computing environments: a message‐passing environment based on the parallel virtual machine (PVM) library and a multi‐threading environment based on the SUN Microsystems Multi‐Threads (MT) library. We also develop a time‐based parallel version of algorithm DOT for the case of minimum time paths in FIFO networks, and a theoretical parallelization of algorithm DOT on an ‘ideal’ theoretical parallel machine. Performances of the implementations are analyzed and evaluated using large transportation networks, and two types of parallel computing platforms: a distributed network of Unix workstations and a SUN shared‐memory machine containing eight processors. Satisfactory speed‐ups in the running time of sequential algorithms are achieved, in particular for shared‐memory machines. Numerical results indicate that shared‐memory computers constitute the most appropriate type of parallel computing platforms for the computation of dynamic shortest paths for real‐time ITS applications.     

网络最短路问题的改进算法

本文着重研究著名的Dijkstra网络最短路算法的实现效率，提出算法实现的若干技巧，大大提高了Dijkstra最短路算法的适用性和时间空间效率。     

Semidynamic Algorithms for Maintaining Single-Source Shortest Path Trees

We consider the problem of updating a single-source shortest path in either a directed or an undirected graph, with positive real edge weights. Our algorithms for the incremental problem (handling edge insertions and cost decrements) work for any graph; they have optimal space requirements and query time, but their performances depend on the class of the considered graph. The cost of updates is computed in terms of amortized complexity and depends on the size of the output modifications. In the case of graphs with bounded genus (including planar graphs), graphs with bounded arboricity (including bounded degree graphs), and graphs with bounded treewidth, the incremental algorithms require O(log n) amortized time per vertex update, where a vertex is considered updated if it reduces its distance from the source. For general graphs with n vertices and m edges our incremental solution requires O( log n) amortized time per vertex update. We also consider the decremental problem for planar graphs, providing algorithms and data structures with analogous performances. The algorithms, based on Dijkstra's technique [6], require simple data structures that are really suitable for a practical and straightforward implementation. Received January 1995; revised February 1997.     

移动目标单源最短路径树更新的近似算法

提出一种更新移动目标最短路径树的近似算法来避免重新生成整棵路径树。算法使用了局部图的思想,使每次迭代更新尽量少的节点来减少代价。实验证明算法具有良好的效率、近似度和可伸缩性。分析了如何调整算法,以便在近似度和效率之间实现平衡。     

基于城市道路网的最短路径分析解决方案

近年来GIS对网络分析功能的需求迅速增长．网络分析中的一个关键问题是最短路径问题，它作为许多领域中速择最优问题的基础，在交通网络分析系统中占有重要地位．由于最短路径分析常用于汽车导航系统以及各种城市应急系统(如l10报警、l19火警以及120急救系统)，本文针对城市道路网的特点，提出了一种实用、高效的最短路径分析解决方案．     

Walker星座中一种新的最短路径路由算法

利用卫星运行的规律性和星际链路连接的规则性,提出了Walker星座中的缩水最短路径路由算法.算法根据最少跳数下最短路径的路由选择原则,将路由选择分为方向估计与方向选择两个阶段,方向估计阶段给出使得路径跳数最少的节点的两种选择方向,方向选择阶段基于方向估计的成果划定路径搜索的节点空间,最终得到使得路径距离最短的第一选择方向.通过分析与仿真,在算法的运算量与有效性方面将缩水最短路径路由算法与Dijkstra算法进行比较,结果显示,在有效性几乎一致的情况下,缩水最短路径路由算法减小了搜索空间,从而使算法的运算量有了大幅下降.     

矢量图中绕过障碍物的最短路径算法研究

通过比较几种常见的有障碍物时求最短路径的算法．在线探索算法的基础上提出了一种改良的求障碍物群中两点间最短路径的近似算法．