北郵通訊網實驗二報告

2021-03-27 04:55:23 字數 2652 閱讀 2052

通訊網理論基礎實驗報告

實驗二:端間最短路徑演算法的**實現

27班項明鈞2013210731

27班唐睿2013210742

一、實驗目的

通訊網路中為傳輸資訊,需要求解網路中端點之間的最短距離和路由。此時網路可以用圖來表示,每條邊的權可為該邊的距離、成本或容量等物理意義。端間最短徑問題主要分為兩種情況:

尋找指定端至任意其它端之間的最短距離和路由,可以使用dijkstra演算法解決;尋找任意兩端之間的最短距離和路由, 使用floyd演算法解決。

dijkstra演算法為標號置定法,通過依次置定指定端與當前端的最短距離和回溯路由來實現;floyd演算法為標號修正法,通過初始化圖的距離矩陣和路由矩陣、並在迭代過程中不斷重新整理最短距離和路由資訊,直至演算法結束才能求出任意兩點間的最短距離矩陣和前向(或反向)路由矩陣。

本次實驗要求利用matlab分別實現dijkstra演算法和floyd演算法,針對輸入的鄰接距離矩陣,計算圖中任意兩點間的最短距離矩陣和路由矩陣,且能查詢任意兩點間的最短距離和路由。

二、實驗原理

2.1 dijkstra演算法描述如下:

d演算法的每個端點的標號為,其中表示到的距離,而為端點是到最短路徑的最後乙個端點。

圖的每一邊上有乙個權。

d0:初始,記,設的標號為。

d1:對任一邊,計算的值。在中選一邊,設為。使,並令,並且的標號為。

d2:當出現下面情況之一時停止。

1);2)但

2.2 floyd演算法可描述如下:

給定圖及其邊的權

f0:初始化距離矩陣和路由矩陣。其中:

f1:對於已求得的和,依據下面的迭代求解和。

f2:若,重複f1;若,終止。

三、實驗內容

採用的語言:matlab

資料結構:基本矩陣計算,基本陣列計算

主要函式:

dijkstra演算法:

1、初始化path矩陣

path=zeros(n,n);

for i=1:n

for j=1:n

if d(i,j)~=100

path(i,j)=i;

endendend2、各點最短距離矩陣生成

for i=1:num

x=al(i);

for j=1:n

newdistance(i,j)=distance(x)+a(x,j);

endend3、比較所有點得出乙個最短距離並生成距離矩陣d

for i=1:n

if (newdistance(1,i)y=newdistance(1,i);

u(1,1)=i;

endend d(s,u(1,1))=y;

4、生成回溯路由矩陣path

for i=2:num

if (newdistance(i,u(1,1))==newdistance(1,u(1,1)))

r(1,1)=al(i);

endendif (r(1,1)==0)

r(1,1)=al(1);

endpath(s,u(1,1))=r(1,1);

5、生成兩點之間的具體路由陣列

luyou=zeros(1,n);

luyou(n)=o;

h=d(l,o);

for m=2:n

if (path(l,o)~=l)

luyou(n-m+1)=path(l,o);

o=path(l,o);

else

luyou(n-m+1)=l;

endendfloyd演算法:

1、初始化path矩陣

path=zeros(n,n);

for i=1:n

for j=1:n

if d(i,j)~=100

path(i,j)=i;

endendend2、同時生成距離矩陣和路由矩陣

for k=1:n

for i=1:n

for j=1:n

if (d(i,k)+d(k,j)d(i,j)=d(i,k)+d(k,j);

path(i,j)=path(i,k)

end end

endend3、生成兩點之間的具體路由陣列

luyou=zeros(1,n);

luyou(1)=s;

h=d(s,t);

for m=2:n

if (path(s,t)~=t)

luyou(m)=path(s,t);

s=path(s,t);

else

luyou(m)=t;

endend4、輸出函式

disp(d);

disp(path);

disp(h);

disp(luyou);

演算法流程圖:

dijkstra

floyd:

4、實驗資料與結論分析

dijkstra

圖一:鄰接矩陣

最短路徑距離矩陣:

回溯路由矩陣:

端點對v4和v6距離和路由

端點對v3和v4距離和路由

圖二:鄰接矩陣

最短路徑距離矩陣

回溯路由矩陣

端點對v1和v7

v3和v5

v1和v6

自定義圖:

鄰接矩陣

最短路徑距離矩陣

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