一种考虑多类型约束的k最短路径求解方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑多类型约束的k最短路径求解方法，包括以下步骤：步骤1、根据节点拓扑图构建邻接矩阵；步骤2、由必经节点、必经路径、禁止节点、禁止路径修改邻接矩阵数据得到修改邻接矩阵；步骤3、简化必经路径为虚拟节点，综合考虑必经节点，构造问题可行解集合；步骤4、筛选符合节点数目要求的最短路径。本发明专利技术解决了现有技术中存在的仅考虑节点限制或资源消耗的最短路径不能较好满足工程需求的矛盾，在一定程度上提高了最短路径模型的鲁棒性，为工程上提供了一种适用范围更广、自适应能力更强的新型k最短路径方法。

A K shortest path solution method considering multi type constraints

The invention discloses a method for solving the shortest path method of multi type constraints of K into account, which comprises the following steps: 1, according to the construction of the topology graph adjacency matrix; step 2, the necessary nodes, path, node and path to modify the Ban Ban adjacency matrix data modified adjacency matrix; step 3, the simplified path for the virtual node, considering necessary nodes, construct the feasible solution set; step 4, select the shortest path node number is required. The invention solves problems in the prior art only considering the shortest path node cannot satisfy the constraints or resource consumption demand contradiction, to a certain extent, improve the robustness of the shortest path model, provides a broader scope and the adaptive method of novel K can more the shortest path for the project on.

【技术实现步骤摘要】
一种考虑多类型约束的k最短路径求解方法
本专利技术属于交通工程
，具体涉及一种考虑多类型约束的k最短路径求解方法。
技术介绍
最短路径问题(ShortestPathProblem)是一类受到普遍重视和研究的网络优化问题，广泛应用于计算机科学、交通工程、通信工程、系统工程、运筹学、信息论、控制理论等众多领域。它为研究更复杂的网络流问题提供了基础，是解决其它许多复杂网络优化问题的子问题之一。现实生活很多问题都可以通过抽象转换为最短路径问题，例如交通网络中的出行路线选取问题、旅行商旅行路线选取问题、计算机之间的网络路由问题等，因此有效计算最短路径的研究具有重要的理论和现实意义。如何在满足目标要求的情况下，通过设计合理可行的线路节省资源、降低成本成为备受关注的热点和难点问题。目前最短路径规划算法有Dijkstra算法、Floyd算法、A*算法、Bellman-Ford算法、深度优先搜索、广度优先搜索、模拟退火算法、蚁群算法和遗传算法等，其共同缺点是没有考虑带有必经节点、禁止节点、必经路径和禁止路径约束条件的路径寻优，在使用上有一定的局限性。本方法基于网络拓扑图的结构考虑，借鉴现有最短路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑多类型约束的k最短路径求解方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据节点拓扑图构建邻接矩阵；步骤2、由必经节点、必经路径、禁止节点、禁止路径修改邻接矩阵数据得到修改邻接矩阵；步骤3、简化必经路径为虚拟节点，综合考虑必经节点，构造问题可行解集合；步骤4、筛选符合节点数目要求的最短路径。

【技术特征摘要】
1.一种考虑多类型约束的k最短路径求解方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据节点拓扑图构建邻接矩阵；步骤2、由必经节点、必经路径、禁止节点、禁止路径修改邻接矩阵数据得到修改邻接矩阵；步骤3、简化必经路径为虚拟节点，综合考虑必经节点，构造问题可行解集合；步骤4、筛选符合节点数目要求的最短路径。2.根据权利要求1所述的一种考虑多类型约束的k最短路径求解方法，其特征在于，所述步骤1具体包括以下步骤：步骤(1.1)、根据给定的节点数目N，设置大小为N×N全0矩阵AM；步骤(1.2)、修改步骤(1.1)中AM(i，j)＝wij，式中wij为节点拓扑图中的第i个节点至第j个节点的连接权值，1≤i≤N，1≤j≤N，假如第i个节点至第j个节点没有直接相连的路径，则设置AM(i，j)＝∞，其中∞表示无穷大，对角线元素AM(i，i)＝0，1≤i≤N，1≤j≤N；对所有的节点进行上述操作，得到邻接矩阵AM。3.根据权利要求1所述的一种考虑多类型约束的k最短路径求解方法，其特征在于，所述步骤2具体包括以下步骤：步骤(2.1)、考虑在禁止节点约束下，最短路径起点与终点之间的中间节点选择过程中不能选取任何禁止的节点，因此设置与禁止节点i相连接的所有权值为无穷大，即AM(i，：)＝∞，AM(：，i)＝∞，AM表示邻接矩阵，对所有禁止节点执行此操作；步骤(2.2)、在禁止路径约束下，禁止路径不能作为最短路径中间路径出现，因此设置禁止路径(i，j)的连接权值为无穷大，即AM(i，j)＝∞，(i，j)表示由节点i与节点j之间的有向边，如果网络拓扑图是无向图，则设置禁止线路(i，j)与(j，i)均为无穷大，即AM(i，j)＝∞，AM(j，i)＝∞，其中(i，j)和(j，i)分别表示无向图中节点i与节点j之间的两条无向边，AM表示邻接矩阵，对所有禁止路径进行此操作。4.根据权利要求1所述的一种考虑多类型约束的k最短路径求解方法，其特征在于，所述步骤3具体包括以下步骤：步骤(3.1)、首先针对必经路径，将其两端点退化为一个虚拟节点，并存储于虚拟节点集合Siv中，对所有的必经路径进行此操作；步骤(3.2)、将所有必经节点集合Sn中的元素与虚拟节点集合Siv中的元素合并成一个新的集合Sniv，并对该集合中的所有元素进行全排列，得到所有可行解的集合Ssv；根据必经节点与必经路径的要求，每条满足约束条件...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢国，杜许龙，张永艳，钱富才，胡绍林，焦尚彬，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61