一種帶約束條件的拓?fù)鋱D最優(yōu)路徑算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及拓?fù)鋱D最優(yōu)路徑算法，具體涉及一種帶約束條件的拓?fù)鋱D最優(yōu)路徑算法。
【背景技術(shù)】
[0002]在電信傳輸網(wǎng)中，電信設(shè)備為網(wǎng)絡(luò)的通信節(jié)點(diǎn)，光纖連接兩臺(tái)電信設(shè)備為通信通道，許多電信設(shè)備連接起來(lái)組成了整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)。
[0003]在工程上，配置電信傳輸網(wǎng)電路時(shí)，需要尋找到從一臺(tái)電信設(shè)備經(jīng)過(guò)指定的電信設(shè)備和光纖到另一臺(tái)電信設(shè)備的最優(yōu)路徑。為了方便解決問(wèn)題，將電信傳輸網(wǎng)抽象成拓?fù)鋱D的形式，電信設(shè)備作為拓?fù)涔?jié)點(diǎn)，光纖作為拓?fù)滏溌?；這樣問(wèn)題就轉(zhuǎn)變?yōu)槿绾卧谕負(fù)鋱D中尋找從源拓?fù)涔?jié)點(diǎn)到宿拓?fù)涔?jié)點(diǎn)的最優(yōu)路徑，并且滿足指定的約束條件。
[0004]目前，在拓?fù)鋱D中尋找兩拓?fù)涔?jié)點(diǎn)間最優(yōu)路徑的確定性算法是Dijkstra算法，但是該算法存在一下不足:
[0005](I)無(wú)法指定最優(yōu)路徑的約束條件，即無(wú)法指定最優(yōu)路徑必經(jīng)的拓?fù)涔?jié)點(diǎn)和拓?fù)滏溌罚矡o(wú)法指定最優(yōu)路徑避開(kāi)的拓?fù)涔?jié)點(diǎn)和拓?fù)滏溌罚?br>[0006](2)無(wú)法保證最優(yōu)路徑不重復(fù)經(jīng)過(guò)某一拓?fù)涔?jié)點(diǎn)或拓?fù)滏溌罚?br>[0007](3)定義拓?fù)涔?jié)點(diǎn)的度數(shù)為拓?fù)涔?jié)點(diǎn)連接的拓?fù)滏溌返臄?shù)目，當(dāng)源拓?fù)涔?jié)點(diǎn)的度數(shù)較大時(shí)，尋找最優(yōu)路徑的時(shí)間顯著增加，無(wú)法滿足工程應(yīng)用對(duì)時(shí)間的要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是在指定約束條件下，尋找源、宿拓?fù)涔?jié)點(diǎn)間的最優(yōu)路徑的問(wèn)題。
[0009]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種帶約束條件的拓?fù)鋱D最優(yōu)路徑算法，包括以下步驟:
[0010]步驟S10、將電信傳輸網(wǎng)中所有電信設(shè)備抽象生成拓?fù)涔?jié)點(diǎn)，電信設(shè)備間的所有光纖連接抽象生成拓?fù)滏溌?，組成拓?fù)渚仃嚕?br>[0011]步驟S20、選擇源拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Ns和宿拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Nd ;
[0012]步驟S30、選擇路徑必須經(jīng)過(guò)的拓?fù)涔?jié)點(diǎn)和拓?fù)滏溌?，按預(yù)設(shè)順序建立必經(jīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)列表和必經(jīng)拓?fù)滏溌妨斜?，并將必?jīng)拓?fù)滏溌忿D(zhuǎn)化為必經(jīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)，順序添加到必經(jīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)列表中；
[0013]步驟S40、建立避開(kāi)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)列表和避開(kāi)拓?fù)滏溌妨斜恚⒏峦負(fù)渚仃嚕?br>[0014]步驟S50、設(shè)置當(dāng)前尋路的起始拓?fù)涔?jié)點(diǎn)和終結(jié)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)分別為必經(jīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Nt和Ne，并判定必經(jīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Nt是否連接必經(jīng)拓?fù)滏溌稬〈t，e>，如果是，執(zhí)行步驟S60 ;否貝1J，執(zhí)行步驟S70 ;
[0015]步驟S60、將必經(jīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Nt、Ne和必經(jīng)鏈路L〈t，e>加入到整體路徑中，執(zhí)行步驟 S80 ；
[0016]步驟S70、在必經(jīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Nt、Ne間尋找最優(yōu)路徑，加入到整體路徑中，執(zhí)行步驟S80 ；
[0017]步驟S80、判斷當(dāng)前終結(jié)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Ne是否為宿拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Nd，如果是，則結(jié)束程序；否則，執(zhí)行步驟S90;
[0018]步驟S90、將必經(jīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Nt、Ne間最優(yōu)路徑中的拓?fù)涔?jié)點(diǎn)設(shè)置為避開(kāi)的拓?fù)涔?jié)點(diǎn)，將必經(jīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Nt、Ne間的最優(yōu)路徑中的拓?fù)滏溌吩O(shè)置為避開(kāi)的拓?fù)滏溌?，然后?zhí)行步驟S40。
[0019]在上述方法中，所述拓?fù)渚仃嚍猷徑泳仃嚕總€(gè)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)按序號(hào)順序組成列表，以每個(gè)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Nk作為起始的拓?fù)滏溌妨斜頌長(zhǎng)〈k，*>，其中，*為與拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Nk關(guān)聯(lián)的拓?fù)涔?jié)點(diǎn)序號(hào)；拓?fù)滏溌妨斜淼拿宽?xiàng)包括權(quán)值和對(duì)應(yīng)拓?fù)滏溌返慕K結(jié)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)，每個(gè)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Nk維護(hù)與其關(guān)聯(lián)的拓?fù)滏溌妨斜怼?br>[0020]在上述方法中，步驟S40到步驟S90的步驟會(huì)迭代多次，從源拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Ns開(kāi)始，依次向后一個(gè)必經(jīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)尋路，一直到宿拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Nd為止，依次尋找相鄰兩個(gè)必經(jīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)間的最優(yōu)路徑，把這些最優(yōu)路徑依次連接組成經(jīng)過(guò)所有必經(jīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)的最優(yōu)整體路徑；
[0021]如果必經(jīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)列表中IncludeNodeList中的必經(jīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)有m個(gè)，那么第i次迭代從必經(jīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)IncludeNodeList [i]尋路到必經(jīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)IncludeNodeList [i+Ι]，其中0〈i〈m。
[0022]在上述方法中，步驟S30具體包括以下步驟:
[0023]步驟S31、將源拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Ns加入到必經(jīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)列表中；
[0024]步驟S32、將其他必經(jīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)按約束條件順序要求依次插入到必經(jīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)列表中；
[0025]步驟S33、順序取必經(jīng)拓?fù)滏溌妨斜碇械囊粭l拓?fù)滏溌稬〈i，j> ;
[0026]步驟S34、判斷拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Ni是否在必經(jīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)列表中，如果是，執(zhí)行步驟S35 ;否貝1J，執(zhí)行步驟S38;
[0027]步驟S35、將拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Nj插入到必經(jīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)列表中，位置在拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Ni之后；
[0028]步驟S36、判斷拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Nj是否在必經(jīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)列表中，如果是，則執(zhí)行步驟S37 ；否則，執(zhí)行步驟S38;
[0029]步驟S37、將拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Ni插入到必經(jīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)列表中，位置在拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Nj之前，然后執(zhí)彳丁步驟S39 ；
[0030]步驟S38、將拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Ni和Nj順序插入到必經(jīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)列表的最后；
[0031]步驟S39、判斷必經(jīng)拓?fù)滏溌妨斜硎欠褚呀?jīng)遍歷完，如果未遍歷完，則執(zhí)行步驟S33 ;否則，執(zhí)行步驟S310 ；
[0032]步驟S310、將宿拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Nd加入到必經(jīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)列表最后，作為必經(jīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)列表中最后一個(gè)元素，結(jié)束流程。
[0033]在上述方法中，步驟S40具體包括以下步驟:
[0034]步驟S41、順序取避開(kāi)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)列表的一個(gè)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Nk ；
[0035]步驟S42、刪除拓?fù)渚仃囍械耐負(fù)涔?jié)點(diǎn)Nk以及與其關(guān)聯(lián)的拓?fù)滏溌妨斜恚?br>[0036]步驟S43、遍歷拓?fù)渚仃嚨钠渌負(fù)涔?jié)點(diǎn)，在與其他拓?fù)涔?jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的拓?fù)滏溌妨斜碇袆h除拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Nk ;
[0037]步驟S44、判斷避開(kāi)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)列表是否遍歷完，如果沒(méi)有遍歷完，則執(zhí)行步驟S41 ;否則，執(zhí)行步驟S45;
[0038]步驟S45、順序取避開(kāi)拓?fù)滏溌妨斜碇械囊粭l拓?fù)滏溌稬〈i，j> ;
[0039]步驟S46、找到拓?fù)渚仃囍械耐負(fù)涔?jié)點(diǎn)Ni，遍歷與其關(guān)聯(lián)的拓?fù)滏溌妨斜恚瑒h除其中的拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Nj ;
[0040]步驟S47、找到拓?fù)渚仃囍械耐負(fù)涔?jié)點(diǎn)Nj，遍歷與其關(guān)聯(lián)的拓?fù)滏溌妨斜?，刪除其中的拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Ni ;
[0041]步驟S48、判斷避開(kāi)拓?fù)滏溌妨斜硎欠癖闅v完，如果沒(méi)有遍歷完，則執(zhí)行步驟S45，否則，結(jié)束程序。
[0042]在上述方法中，步驟70具體包括以下步驟:
[0043]步驟S71、計(jì)算當(dāng)前起始拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Nt和終結(jié)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Ne的度數(shù)，并比較拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Nt的度數(shù)是否比拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Ne的大，如果是，則執(zhí)行步驟S72 ;否則，執(zhí)行步驟S73 ;
[0044]步驟S72、設(shè)置拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Ne當(dāng)前起始拓?fù)涔?jié)點(diǎn)，拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Nt為當(dāng)前終結(jié)拓?fù)涔?jié)占.V，
[0045]步驟S73、使用Dijkstra算法計(jì)算從起始拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Ne到終結(jié)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Nt的最優(yōu)路徑；
[0046]步驟S74、判斷拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Nt和Ne是否執(zhí)行了步驟S72，如果是，執(zhí)行步驟S75 ;否貝IJ，結(jié)束程序；
[0047]步驟S75、反轉(zhuǎn)最優(yōu)路徑，結(jié)束程序。
[0048]本發(fā)明通過(guò)刪除拓?fù)渚仃囍械耐負(fù)涔?jié)點(diǎn)和拓?fù)滏溌返姆椒?，使得尋路中避開(kāi)了指定的拓?fù)涔?jié)點(diǎn)和拓?fù)滏溌?；再通過(guò)將指定的必經(jīng)拓?fù)滏溌稬〈i，j>的拓?fù)涔?jié)點(diǎn)Ni和Nj依次加入到必經(jīng)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)列表IncIudeNodeLi st的方法，使得尋得的最優(yōu)路徑一定經(jīng)過(guò)拓?fù)滏溌稬〈i，j>