简单图路径问题的矩阵算法研究

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随着科技的发展和时代的进步,现实生活中许多应用的基本问题,比如旅游路线、汽车导航、物流规划、城市路线规划等都需要尽可能快的计算出最合理的路径。在众多专家学者积极不懈的努力下,尽管已经取得了很多突破性的进展,但是面对如今普遍大规模数据的工程应用以及复杂多变的各种需求,已有的算法还存在很多不完善的地方。本文在参考已有算法的基础上,针对简单图的路径问题,引入了领接矩阵乘法算法来求取最短或最长路径。因为一个简单图可以对应一个邻接矩阵,所以我们能够借助矩阵方法来求简单图的最短路径和最长路径问题。通过引入邻接路径矩阵的概念并定义其乘法运算,可以检测图相应的权值,同时可以求出任意两点间的最优距离以及对应的所有路径,还可以求出具有长度约束的所有路径,而且更便于程序化运算。本文针对简单图路径问题,给出了二维元素矩阵的概念,对于赋权图对应的赋权矩阵,定义了二维初始赋权路径矩阵和二维一般赋权路径矩阵,在通常赋权矩阵“乘法”运算基础上定义了路径“乘法”运算,从而得出一般赋权路径矩阵的“乘法”运算,然后通过“乘法”运算来求出所有点对的最短路径与最长路径,以及对应的最短距离与最长距离,结果显示在最终的一般赋权路径矩阵上。该算法的设计思想简便,运算方式也不复杂,依托于计算机的高速运算,对大规模的简单图的解决方案效率更高。同时,对于其他算法的程序代码的实现及性能的提升具有重要的现实意义和参考价值,为简单图路径问题的实际应用提供了高效率的解决技术。
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