[发明专利]无序经过必经点的最短路径获取方法及装置

说明书

技术领域

本发明主要涉及最短路获取领域，特别地，涉及一种无序经过必经点的最短路径获取方法及获取装置。

背景技术

最短路径问题是一类受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，运筹学，信息论，控制理论，军事等众多领域。它为研究更复杂的网络流问题提供了基础，是解决其他许多复杂网络优化问题的子问题之一。

传统的最短路径问题是固定起点和终点的简单模型。用于解决最短路径问题的算法叫做最短路径算法。最常用的最短路径算法有：Dijkstra算法，A*算法，SPFA算法，Bellman-Ford算法和Floyd-Warshall算法。而在实际应用中，经常会对路径加以限定条件，比如要求先经过超市，然后经过加油站，最后再到目的地。此外，军事人员及物资的运输中通常也要考虑必经点，该必经点可能是一些重要的城市、桥梁、加油站、弹药库、中转站等；故必经点的考虑也必将是未来智能交通诱导系统的发展趋势。

但是在实际应用需求中，会出现只是从起点开始，必须经过所有的必经点才到达终点的需求，但并未强调必经点的顺序。这种经过必经点的无序性使得问题变得更加复杂，如何获取无序经过必经点的最短路径，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无序经过必经点的最短路径获取方法，以解决现有技术中获取最短路径过程复杂的缺陷。

本发明无序经过必经点的最短路径获取方法，用于获取经过K个必经点的N条最短路径，其中K、N均是大于1的整数，包括以下步骤：

步骤S1：计算只经过非必经点的起点到任意必经点，任意必经点到终点以及两两必经点之间的最短路径长度以及路径；

步骤S2：初始化UN个种群个体，个体长度为K，填充为各个必经点的序号，其中UN是大于N的整数；

步骤S3：计算种群中每个个体的路径以及路径长度，依据路径长度对种群进行排序并取N条最佳路径；

步骤S4：从种群中取一定比例的个体，按照交叉变异规则进行生成，产生新一代可行解作为新的种群；

步骤S5：在迭代次数达到预设次数时，输出N个最优解。

进一步地，所述步骤S1之前还包括以下步骤：

初始化网络以去掉没有入度或出度的中间点；

缩减网络矩阵，减少矩阵维度，降低时间复杂度。

进一步地，所述步骤S1具体包括：

步骤S11：将要求取的路径抽象为从节点a到节点b，其中a是起点或者必经点，b是必经点或者终点；

步骤S12：将除了a和b之外所有必经点的出度清空；

步骤S13：使用最短路径算法求取a到b的路径及路径长度。

进一步地，所述步骤S3中计算种群中每个个体的路径及路径长度具体包括：

步骤S31：设置经过的非必经点集合；

步骤S32：针对每个个体，生成随机序列作为路径搜索顺序；

步骤S33：依据搜索顺序，查询当前点与下一必经点之间的最短路径，如果经过的非必经点都不在非必经点集合内，则当前点即为此路径中的非必经点；

步骤S34：否则，将网络中涉及到的非必经点集合内的非必经点出度清空，获得新的路径中的非必经点；

步骤S35：将各段路径长度加起来即可得到当前个体路径。

进一步地，所述步骤S4中采用三交叉启发交叉，进行启发式生成，以生成更优的一代种群。

本发明还提供一种无序经过必经点的最短路径获取装置，用于获取经过K个必经点的N条最短路径，其中K、N均是大于1的整数，包括：

第一计算模块，用于计算只经过非必经点的起点到任意必经点，任意必经点到终点以及两两必经点之间的最短路径长度以及路径；

第一初始化模块，用于初始化UN个种群个体，个体长度为K，填充为各个必经点的序号，其中UN是大于N的整数；

第二计算模块，用于计算种群中每个个体的路径以及路径长度，依据路径长度对种群进行排序并取N条最佳路径；

种群生成模块，用于从种群中取一定比例的个体，按照交叉变异规则进行生成，产生新一代可行解作为新的种群；

输出模块，用于在迭代次数达到预设次数时，输出N个最优解。

进一步地，所述最短路径获取装置还包括：

第二初始化模块，用于初始化网络以去掉没有入度或出度的中间点，缩减网络矩阵，减少矩阵维度，降低时间复杂度。

进一步地，所述第一计算模块包括：