Алгоритм Кристофидеса-Сердюкова: приближенное решение задачи коммивояжера

Алгоритм Кристофидеса-Сердюкова, несмотря на гарантированную оценку решения не хуже 3/2 от оптимального, на практике демонстрирует хорошие результаты, что делает его полезным для практического применения. Он часто используется в качестве эталона для сравнения эффективности других алгоритмов решения задачи коммивояжера, в частности, в контексте применения нейронных сетей. Алгоритм основан на теории графов и использует минимальное остовное дерево, что является его первым шагом.
Алгоритм Кристофидеса-Сердюкова: приближенное решение задачи коммивояжера
Изображение носит иллюстративный характер

Алгоритм включает в себя поиск вершин с нечетной степенью в минимальном остовном дереве. Согласно лемме о рукопожатиях, таких вершин всегда четное количество. Далее алгоритм находит наилучшее сочетание этих вершин с использованием алгоритма минимального веса паросочетания. Для этого используется целочисленное линейное программирование (MIP). Этот этап важен, так как определяет вычислительную сложность алгоритма.

После нахождения наилучшего сочетания нечетных пар, их ребра добавляются к минимальному остовному дереву, формируя Эйлеров цикл. Эйлеров цикл проходит по каждому ребру графа ровно один раз. Затем, этот цикл преобразуется в Гамильтонов цикл, который посещает каждую вершину графа ровно один раз, за исключением начальной вершины. Для этого используется метод исключения повторных посещений вершин, переходя к следующей вершине в последовательности.

Тестирование показало, что алгоритм Кристофидеса-Сердюкова демонстрирует хорошую точность, уверенно превосходя многие другие эвристические алгоритмы, за исключением алгоритма Concorde и метода 2-opt. При этом он занимает второе место по скорости вычислений после эвристики ближайшего соседа. Это делает алгоритм Кристофидеса-Сердюкова применимым в ситуациях, где важна скорость и приемлемая точность решения, например при планировании маршрутов.


Новое на сайте

19857Острова как политический побег: от Атлантиды до плавучих государств Питера Тиля 19856Яйца, которые спасли предков млекопитающих от худшего апокалипсиса на Земле? 19855Могут ли омары чувствовать боль, и почему учёные требуют запретить варить их живыми? 19854Премия в $3 млн за первое CRISPR-лечение серповидноклеточной анемии 19853Почему сотрудники игнорируют корпоративное обучение и как это исправить 19852Тинтагель: место силы Артура или красивая легенда? 19851Голоса в голове сказали правду: что происходит, когда галлюцинации ставят диагноз точнее... 19850Куда исчезает информация из чёрных дыр, если они вообще исчезают? 19849Чёрная дыра лебедь Х-1 бросает джеты со скоростью света — но кто ими управляет? 19848Что увидели фотографы над замком Линдисфарн — и почему они закричали? 19847Почему антисептики в больницах могут создавать устойчивых к ним микробов? 19846Правда ли, что курица может жить без головы? 19845Как Оскар Уайльд использовал причёску как оружие против викторианской морали? 19844Назальный спрей против всех вирусов: как далеко зашла наука 19843«Я ещё не осознал, что мы только что сделали»: первая пресс-конференция экипажа Artemis II
Ссылка