試題四 （共15 分 ）

  閱讀下列說(shuō)明，回答問(wèn)題1和問(wèn)題2，將解答填入答題紙的對(duì)應(yīng)欄內(nèi)。

  【說(shuō)明】

  現(xiàn)需在某城市中選擇一個(gè)社區(qū)建一個(gè)大型超市，使該城市的其它社區(qū)到該超市的距離總和最小。用圖模型表示該城市的地圖，其中頂點(diǎn)表示社區(qū)，邊表示社區(qū)間的路線，邊上的權(quán)重表示該路線的長(zhǎng)度。

  現(xiàn)設(shè)計(jì)一個(gè)算法來(lái)找到該大型超市的最佳位置：即在給定圖中選擇一個(gè)頂點(diǎn)，使該頂點(diǎn)到其它各頂點(diǎn)的最短路徑之和最小。算法首先需要求出每個(gè)頂點(diǎn)到其它任一頂點(diǎn)的最短路徑，即需要計(jì)算任意兩個(gè)頂點(diǎn)之間的最短路徑；然后對(duì)每個(gè)頂點(diǎn)，計(jì)算其它各頂點(diǎn)到該頂點(diǎn)的最短路徑之和；最后，選擇最短路徑之和最小的頂點(diǎn)作為建大型超市的最佳位置。

  【問(wèn)題 1】（12 分）

  本題采用Floyd-Warshall算法求解任意兩個(gè)頂點(diǎn)之間的最短路徑。 已知圖G的頂點(diǎn)集合為V= {1,2,...,n } ，W= ｛W_ij｝_n*n 為權(quán)重矩陣。設(shè) d ^(k)_ij=為從頂點(diǎn)i到頂點(diǎn)j的一條最短路徑的權(quán)重。當(dāng)k = 0時(shí)，不存在中間頂點(diǎn)，因此d⁽⁰⁾_ij=w_ij

  當(dāng)k >0 時(shí)，該最短路徑上所有的中間頂點(diǎn)均屬于集合 {1,2, ..., k｝若中間頂點(diǎn)包括頂點(diǎn) k ，則d^(k)_ij=d^(k-1)_ik+d^(k-1)_kj若中間頂點(diǎn)不包括頂點(diǎn)k ，則d^(k-1)_ij=d^(k-1)_ij

  于是得到如下遞歸式。

  因?yàn)閷?duì)于任意路徑，所有的中間頂點(diǎn)都在集合{1,2, ..., n｝ 內(nèi)，因此矩陣D⁽ⁿ⁾ =｛d⁽ⁿ⁾_ij｝_n*n 給出了任意兩個(gè)頂點(diǎn)之間的最短路徑，即對(duì)所有i, j ∈V,d(n)ij表示頂點(diǎn)i到頂點(diǎn) j的最短路徑。 

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