本發(fā)明涉及交通網(wǎng)絡(luò)路徑搜尋，主要利用啟發(fā)式方法來(lái)尋求最優(yōu)解，屬于計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、社交網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)挖掘交叉技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在互聯(lián)網(wǎng)，供電網(wǎng)絡(luò)，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)常會(huì)發(fā)生意料之外的區(qū)域故障，因此增加網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)健型，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中兩條幾何區(qū)域不相交路徑的搜尋優(yōu)化成為圖研究的一個(gè)熱點(diǎn)。

本發(fā)明主要采用啟發(fā)式算法。啟發(fā)式算法是一個(gè)基于直觀或經(jīng)驗(yàn)的構(gòu)造的算法，對(duì)優(yōu)化問(wèn)題的實(shí)例能給出可接受的計(jì)算成本內(nèi)，給出一個(gè)近似最優(yōu)解，該近似解于真實(shí)最優(yōu)解的偏離程度不一定可以事先預(yù)計(jì)，這種技術(shù)使得在可接受的計(jì)算成本內(nèi)去搜尋最好的解，但不一定能保證所得的可行解和最優(yōu)解，甚至在多數(shù)情況下，無(wú)法闡述所得解同最優(yōu)解的近似程度，本發(fā)明用它高效的解決了兩條幾何區(qū)域不相交路徑的搜尋問(wèn)題。本發(fā)明給出一種一種交通網(wǎng)絡(luò)不相交路徑搜尋方法，該方法首先在二維坐標(biāo)上建立交通網(wǎng)絡(luò)無(wú)向圖模型，確定幾何區(qū)域相交關(guān)系，然后在兩條不相交路徑的基礎(chǔ)上使用啟發(fā)式算法逼近最優(yōu)解，最終找到兩條幾何區(qū)域不相交路徑。本發(fā)明的目的是提供一種兩條幾何區(qū)域不相交路徑的搜尋方法，解決流通網(wǎng)絡(luò)區(qū)域故障防御問(wèn)題，建立一種啟發(fā)式方法，通過(guò)現(xiàn)有的近似解，對(duì)近似解修正迭代逼近最優(yōu)解，提高尋找兩條幾何區(qū)域不相交路徑的效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的是提供一種交通網(wǎng)絡(luò)不相交路徑搜尋方法，解決流通網(wǎng)絡(luò)區(qū)域故障防御問(wèn)題，建立一種啟發(fā)式方法，通過(guò)現(xiàn)有的近似解，對(duì)近似解修正迭代逼近最優(yōu)解，提高尋找兩條幾何區(qū)域不相交路徑的效率。

技術(shù)方案：所述一種交通網(wǎng)絡(luò)不相交路徑搜尋方法描述如下：在二維坐標(biāo)空間中給定一個(gè)交通網(wǎng)絡(luò)圖G(V,E)，V是G的頂點(diǎn)集合，E是G的邊的集合，給定一個(gè)交通網(wǎng)絡(luò)故障區(qū)域直徑D，對(duì)于(Xv,Yv)為點(diǎn)v的坐標(biāo)，找兩條路徑P1(V1,E1)和P2(V2,E2)，使任意，v∈V1，u∈V2，dis(v,u)>D。其中dis(v,u)為v到u的歐幾里德距離，V1為P1(V1,E1)的頂點(diǎn)集合，E1為P1(V1,E1)的邊的集合，V2為P2(V2,E2)的頂點(diǎn)集合，E2為P2(V2,E2)的邊的集合。

本發(fā)明方法首先在二維坐標(biāo)上建立交通網(wǎng)絡(luò)圖模型，確定幾何區(qū)域相交關(guān)系，然后在兩條不相交路徑的基礎(chǔ)上使用啟發(fā)式算法逼近最優(yōu)解，最終找到兩條幾何區(qū)域不相交路徑。

本發(fā)明所述的交通網(wǎng)絡(luò)不相交路徑搜尋方法包括以下步驟：

步驟1)用戶輸入實(shí)數(shù)D，所述D為交通網(wǎng)絡(luò)故障區(qū)域圓的直徑；

步驟2)用戶輸入交通網(wǎng)絡(luò)無(wú)向圖G(V,E)和兩條從起始S到終點(diǎn)T的互不相交路徑P1(V1,E1)、P2(V2,E2)，將P1(V1,E1)與P2(V2,E2)幾何區(qū)域相交的點(diǎn)對(duì)加入集合，記為集合K；所述V是無(wú)向圖G的所有點(diǎn)組成的集合，E是無(wú)向圖G所有邊組成的集合，所述V1為路徑P1(V1,E1)上所有點(diǎn)組成的集合，E1為路徑P1(V1,E1)上所有邊組成的集合，V2為路徑P2(V2,E2)上所有點(diǎn)組成的集合，E2為路徑P2(V2,E2)上所有邊組成的集合；所述兩條路徑互不相交是指：不存在點(diǎn)v，v∈V1且v∈V2；所述幾何區(qū)域相交是指：存在點(diǎn)對(duì)(u,v)，其中u∈V1，u∈V2且u與v的歐幾里德距離小于D；所述歐幾里德距離是指，(x1,y1)和(x2,y2)的歐幾里德距離為R，其中

步驟3)初始化集合Q為空集，所述Q表示不可用點(diǎn)的集合；

步驟4)將V劃分成兩個(gè)集合S1、S2，u到P1(V1,E1)的距離記為dis1，u到P2的距離記為dis2，若dis1<dis2，u∈S1，其中u∈V，若dis1≥dis2，u∈S2；所述點(diǎn)u到路徑P的距離是指，u與路徑P中所有點(diǎn)的歐幾里德距離的最小值；

步驟5)當(dāng)K為空集，P1(V1,E1)與P2(V2,E2)即為兩條幾何區(qū)域不相交路徑，結(jié)束求解過(guò)程；否則，尋找點(diǎn)k，使得k屬于P1(V1,E1)和P2(V2,E2)并集去除Q組成的集合，即k∈(P1(V1,E1)∪P2(V2,E2))\Q，同時(shí)滿足k＝x或k＝y(tǒng)，若這樣的k點(diǎn)不存在，則不存在兩條幾何區(qū)域不相交路徑，搜尋過(guò)程結(jié)束；所述K是步驟2)得到的集合；

步驟6)尋找一條a到b的最短路Px(Vx,Ex)，其中Vx為路徑Px上所有點(diǎn)組成的集合，Ex為路徑Px所有邊組成的集合，且其中a是k在Pj上的第一個(gè)前驅(qū)點(diǎn)，b是k在Pj上的第一個(gè)后繼點(diǎn)，且v∈Vx，其中且不存在(x,y)∈K滿足k＝x或k＝y(tǒng)；若Px存在，Q＝Q∪{k}；若Px不存在，返回步驟5)；所述v的第一個(gè)前驅(qū)點(diǎn)為p是指，v的第一個(gè)后繼點(diǎn)為f是指其中Ej為Pj的邊集，所述j∈{1,2}且k∈Pj；

步驟7)將Vj更新為Vj_S→a∪V_x∪Vj_b→T，Ej更新為Ej_S→a∪Ex∪Ej_b→T，所述Vj_S→a是指S到a最短路上所有點(diǎn)組成的點(diǎn)集，Vj_b→T是指b到T最短路上所有點(diǎn)組成的點(diǎn)集；所述Ej_S→a是指S到a最短路上所有邊組成的邊集，Ej_b→T是指b到T最短路上所有點(diǎn)組成的點(diǎn)集；所述Vx為Px的點(diǎn)集，Ex為Px的邊集；

步驟8)將K設(shè)置為空集，執(zhí)行步驟2)得到K；將S1、S2分別設(shè)置為空集，執(zhí)行步驟4)得到S1、S2；返回步驟5)。

有益效果：本發(fā)明提出的一種交通網(wǎng)絡(luò)不相交路徑搜尋方法，具體有益效果如下：

1)本發(fā)明通過(guò)啟發(fā)式算法，能夠高效的完成兩條幾何區(qū)域不相交路徑問(wèn)題的搜尋。

2)本發(fā)明中所述建模過(guò)程中，提供一個(gè)二維坐標(biāo)的交通網(wǎng)絡(luò)無(wú)向圖模型，能夠?qū)?shí)際問(wèn)題中的相關(guān)搜尋方法轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)化的模型形式。

3)本發(fā)明在優(yōu)化可行解空間中用了啟發(fā)式策略，有效并高效的糾正估計(jì)解偏離最優(yōu)解的程度，不斷迭代找到可行解為止，保證了最終解的可行性。

附圖說(shuō)明

圖1是一種交通網(wǎng)絡(luò)不相交路徑搜尋方法流程。

圖2是二維坐標(biāo)中給定的交通網(wǎng)絡(luò)圖實(shí)例。

圖3是解空間中兩條幾何區(qū)域不相交路徑實(shí)例，其中A、B、C、D、E、F、G、H、I、S、T分別是交通網(wǎng)絡(luò)無(wú)向圖中的頂點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明交通網(wǎng)絡(luò)不相交路徑搜尋方法的某些實(shí)施例作更詳細(xì)的描述。

根據(jù)附圖1，具體實(shí)施方式為：

1)用戶輸入實(shí)數(shù)D＝2，所述D表示交通網(wǎng)絡(luò)故障區(qū)域圓的直徑。

給定無(wú)向圖G(V,E)，如附圖2所示，V＝{S,T,A,B,C,D,E,F,G,H,I}，具體坐標(biāo)為S(7,10)，A(9,7)，H(21,7)，C(15,6)，I(20,13)，T(24,10)，E(9,13)，F(xiàn)(15,10)，G(18,7)，已知P1(V1,E1)、P2(V2,E2)為兩條從起始點(diǎn)S到終點(diǎn)T的互不相交路徑，V1＝{S,A,B,C,D,K,T}，V2＝{S,E,F,G,J,T}。將P1(V1,E1)與P2(V2,E2)幾何區(qū)域相交的點(diǎn)對(duì)加入K，即K＝{(D,F)}。

步驟3)初始化集合Q為空集，所述Q表示不可用點(diǎn)的集合。

步驟4)將V劃分成兩個(gè)集合S1，S2。具體步驟如下：

當(dāng)u∈V，u到P1(V1,E1)的距離記為dis1，u到P2(V2,E2)的距離記為dis2，若dis1<dis2，u∈S1；若dis1≥dis2，u∈S2，可見(jiàn)S1＝{A,B,C,D,G,H,T}，S2＝{E,F,I}。

步驟5)所以尋找點(diǎn)k，其中k∈(P1(V1,E1)∪P2(V2,E2))\Q且滿足k＝x或k＝y(tǒng)。這樣的點(diǎn)k為D點(diǎn)，如附圖2所示。

步驟6)k∈P1(V1,E1)，尋找一條最短路Px(Vx,Ex)具體步驟如下：

步驟61)如附圖3所示，Px(Vx,Ex)為B到G的最短路，且其中B是D點(diǎn)在P1上的第一個(gè)前驅(qū)點(diǎn)，G是D點(diǎn)在P1上的第一個(gè)后繼點(diǎn)，且v∈Vx，其中且不存在(x,y)∈K滿足k＝x或k＝y(tǒng)。所以Vx＝{B,C,G}，Q＝{D}。

步驟7)更新P1(V1,E1)，具體步驟如下：

如附圖3所示，V1更新為{S,A,B,C,G,H,T}，E1更新為{(S,A),(A,B),(B,D),(D,G),(G,H),(H,T)}。

步驟8)根據(jù)P1(V1,E1)、P2(V2,E2)更新K，S1，S2，具體步驟如下：

執(zhí)行步驟2)得到，設(shè)置執(zhí)行步驟4)得到S1＝{A,B,C,D,G,H,T}，S2＝{E,F,I}。

步驟9)返回步驟5)，因?yàn)樗褜み^(guò)程結(jié)束，找到兩條幾何區(qū)域不相交的兩條路徑為：P1：S-A-B-C-G-H-T,P2：S-E-F-I-T，如附圖3所示。