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有些時(shí)候,我們必須去很多不同的地方辦事,然后回到原出發(fā)點(diǎn),所以我們
通常想要找到最短的路徑。這類問(wèn)題被稱為推銷員的旅程問(wèn)題,因?yàn)檫@是推銷員
在工作中最常遇到的問(wèn)題。
然而,這也是許多人所要解決的問(wèn)題,例如:
(1 )油罐車的駕駛員必須將汽油運(yùn)至各個(gè)加油站。
(2 )運(yùn)牛奶的卡車司機(jī)必須開(kāi)車去分散在各地的農(nóng)場(chǎng)。
(3 )一位游客想要到劍橋、斯坦福、愛(ài)丁堡、樸利茅斯與巨石柱群等地旅
游。
化妝品推銷員李文黛小姐欲訪問(wèn)圖1 中的每個(gè)小鎮(zhèn),去推銷新產(chǎn)品,她打算
由艾克塞特出發(fā)。地圖上所標(biāo)示的數(shù)字為兩小鎮(zhèn)之間的距離,如果出發(fā)點(diǎn)與終點(diǎn)
皆在艾克塞特的話,則最短的路徑是怎樣的?
解決此種問(wèn)題較常用的方法為最近城市法。此方法是先前往距離起點(diǎn)艾克塞
特最近的城鎮(zhèn)克雷頓,然后再去最靠近克雷頓且尚未到過(guò)的城鎮(zhèn),依此類推。用
這種方法可得出如圖2 所示的解。在此圖中我們先走完一路徑:艾克塞特→克雷
頓→提文頓→卡林頓→艾克茅茲→艾克塞特,然后再走另一路徑:艾克塞特→歐
卡漢頓→艾克塞特。
此方法的總里程數(shù)為107 英里(1 英里=1.609千米),但并不是最短行程。
在現(xiàn)實(shí)生活中,我們可能會(huì)選擇道路品質(zhì)佳及路況良好的路徑以節(jié)省時(shí)間,
但在本題我們只要找出最短的路徑即可。
你自己可能會(huì)發(fā)現(xiàn)如圖3 的解,此解的基本想法是將所有的城鎮(zhèn)連成一個(gè)回
路,所得出的答案為92英里。這個(gè)答案雖比前面的好得多了,但還不是最佳的解。
最佳路徑的里程只有91英里,你能找到嗎?
假設(shè)現(xiàn)在李文黛又把漢尼頓列入她的行程之中(圖4 ),那么整個(gè)行程的最
短路徑為何(其出發(fā)點(diǎn)與終點(diǎn)仍為艾克塞特)?如果將出發(fā)點(diǎn)及終點(diǎn)皆改為卡林
頓,會(huì)不會(huì)使整個(gè)行程變得較短呢?如果以不同的城鎮(zhèn)為起點(diǎn)與終點(diǎn),是否會(huì)影
響總里程數(shù)呢?
如果李文黛的起點(diǎn)及終點(diǎn)可以不同,那么她該選擇哪兩個(gè)城鎮(zhèn)為起點(diǎn)及終點(diǎn),
以使整個(gè)行程為最短?
數(shù)學(xué)家們?cè)馁M(fèi)許多心思以解決這類問(wèn)題,但是到目前為止尚未成功。但他
們知道在最短的路徑中,各條路線彼此不可交錯(cuò)。然而當(dāng)他們發(fā)現(xiàn)正確的解法時(shí),
若城鎮(zhèn)的數(shù)目增加很多,又不適用了。他們甚至采用了先進(jìn)的大型電腦作為輔助
工具,利用系統(tǒng)的“試誤法”。要找到“好”的解(可能并不是最好的),方法
很多,但如果有人能找到一個(gè)直接且快速的方法求得最佳路徑,肯定會(huì)聲名大噪!
英國(guó)每年都有成千上萬(wàn)的青少年會(huì)參加著名的“十巖探險(xiǎn)”,整個(gè)探險(xiǎn)路線
包括要探訪的所有著名的巖石地帶(花崗巖通常露在山丘之頂),如地圖中所顯
示的地點(diǎn)(圖5 )。在正式探險(xiǎn)之前
幾個(gè)月的周末,經(jīng)�?梢园l(fā)現(xiàn)一些人在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行野外訓(xùn)練。某個(gè)周末,一支
隊(duì)伍先在地圖上規(guī)劃路線,他們打算由布雷克巖出發(fā),然后經(jīng)過(guò)圖上標(biāo)示的所有
地方再回到出發(fā)點(diǎn),他們希望盡可能找到最短的路徑。
解決此類問(wèn)題的一個(gè)方法是先將地圖描在紙上,并將紙固定在畫(huà)板上。然后
將釘子釘在每一個(gè)要探訪的地方,再用不同長(zhǎng)度、不同顏色的棉線來(lái)標(biāo)出可能的
路徑,其中最短的線段當(dāng)然就對(duì)應(yīng)于最佳的路徑(圖6 )。
你也可以利用地圖來(lái)研究一下這類問(wèn)題。
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