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我正在寻求建议,以加快在加权图上实现 Dijkstra 最短路径搜索,该加权图是 N x N 方阵。水平顶点上的权重称为 H(垂直顶点上的权重称为 V)。
一图胜千言:
(来源:free.fr)
当然,这是一个更大的应用程序的一部分,但我在这里提取了相关部分:
unit Unit1;
interface
uses
Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,
Dialogs, StdCtrls;
const
N = 200; //Working on a grid of N x N, here for a quick test, in practice, it's more 10000
type
TForm1 = class(TForm)
Button1: TButton;
procedure FormCreate(Sender: TObject);
procedure Button1Click(Sender: TObject);
end;
TNode = class
public
ID, //Number of the Node
origin, //From which Node did I came?
weight : integer; //The total weight of the path to Node ID
done : boolean; //Is the Node already explored?
constructor Create(myID, myOrigin, myweight: integer);
end;
var
Form1: TForm1;
implementation
var
H, V : array of integer;
{$R *.dfm}
constructor TNode.Create(myID, myOrigin, myweight: integer);
begin
ID:=MyID;
origin:=MyOrigin;
weight:=MyWeight;
end;
{------------------------------------------------------------------------------}
Function GetNodeFromID(ID: integer; NodeList: TList) : TNode; overload;
var
I: Integer;
Node: TNode;
begin
result:=nil;
for I := 0 to NodeList.count-1 do
begin
Node := NodeList[i];
if Node.ID=ID then
begin
result:=Node;
break;
end;
end;
end;
{------------------------------------------------------------------------------}
Function GetNodeOfMiniWeight(NodeList: TList) : TNode; overload;
var
I, min: Integer;
Node: TNode;
begin
result:=nil;
min :=maxint;
for I := 0 to NodeList.count-1 do
begin
Node := NodeList[i];
if Node.done then continue;
if Node.weight < min then
begin
result:=Node;
min := Node.weight;
end;
end;
end;
{------------------------------------------------------------------------------}
procedure SearchShortestPath(origin,arrival: integer);
var
NewWeight: integer;
NodeList : Tlist;
NodeFrom, //The Node currently being examined
NodeTo :TNode; //The Node where it is intented to go
s : string;
begin
NodeList := Tlist.Create;
NodeFrom := TNode.Create(origin,MaxInt,0);
NodeList.Add(NodeFrom);
while not (NodeFrom.ID = arrival) do //Arrived?
begin
//Path toward the top
if (NodeFrom.ID > N-1) //Already at the top of the grid
and not(NodeFrom.origin-NodeFrom.ID = N) then //Coming from the top
begin
NewWeight:=NodeFrom.weight + H[NodeFrom.ID-N];
NodeTo := GetNodeFromID(NodeFrom.ID-N, NodeList);
if NodeTo <> nil then
begin
if NodeTo.weight > NewWeight then
begin
NodeTo.Origin:=NodeFrom.ID;
NodeTo.weight:=NewWeight;
end;
end
else
begin
NodeTo := TNode.Create(NodeFrom.ID-N,NodeFrom.ID,NewWeight);
NodeList.Add(NodeTo);
end;
end;
//Path toward the bottom
if (NodeFrom.ID < N*N-N) //Already at the bottom of the grid
and not(NodeFrom.Origin- NodeFrom.ID = N) then //Coming from the bottom
begin
NewWeight:=NodeFrom.weight + H[NodeFrom.ID];
NodeTo := GetNodeFromID(NodeFrom.ID+N, NodeList);
if NodeTo <> nil then
begin
if NodeTo.weight > NewWeight then
begin
NodeTo.Origin:=NodeFrom.ID;
NodeTo.weight:=NewWeight;
end;
end
else
begin
NodeTo := TNode.Create(NodeFrom.ID+N,NodeFrom.ID,NewWeight);
NodeList.Add(NodeTo);
end;
end;
//Path toward the right
if not(NodeFrom.ID mod N = N-1) //Already at the extrem right of the grid
and not(NodeFrom.Origin - NodeFrom.ID = 1) then //Coming from the right
begin
NewWeight:=NodeFrom.weight + V[NodeFrom.ID];
NodeTo := GetNodeFromID(NodeFrom.ID+1, NodeList);
if NodeTo <> nil then
begin
if NodeTo.weight > NewWeight then
begin
NodeTo.Origin:=NodeFrom.ID;
NodeTo.weight:=NewWeight;
end;
end
else
begin
NodeTo := TNode.Create(NodeFrom.ID+1,NodeFrom.ID,NewWeight);
NodeList.Add(NodeTo);
end;
end;
//Path toward the left
if not (NodeFrom.ID mod N = 0) //Already at the extrem right of the grid
and not(NodeFrom.Origin - NodeFrom.ID = -1) then //Coming from the left
begin
NewWeight:=NodeFrom.weight + V[NodeFrom.ID-1];
NodeTo := GetNodeFromID(NodeFrom.ID-1, NodeList);
if NodeTo <> nil then
begin
if NodeTo.weight > NewWeight then
begin
NodeTo.Origin:=NodeFrom.ID;
NodeTo.weight:=NewWeight;
end;
end
else
begin
NodeTo := TNode.Create(NodeFrom.ID-1,NodeFrom.ID,NewWeight);
NodeList.Add(NodeTo);
end;
end;
NodeFrom.done :=true;
NodeFrom:=GetNodeOfMiniWeight(NodeList);
end;
s:='The shortest path from '
+ inttostr(arrival) + ' to '
+ inttostr(origin) + ' is : ';
//Get the path
while (NodeFrom.ID <> origin) do
begin
s:= s + inttostr(NodeFrom.ID) + ', ';
NodeFrom:=GetNodeFromID(NodeFrom.Origin, NodeList);
end;
s:= s + inttostr(NodeFrom.ID);
ShowMessage(s);
end;
procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
begin
SearchShortestPath(Random(N*N),Random(N*N));
end;
procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);
var
I: Integer;
begin
//Initialisation
randomize;
SetLength(V,N*N);
SetLength(H,N*N);
for I := 0 to N*N-1 do
begin
V[I]:=random(100);
H[I]:=random(100);
end;
end;
end.
代码大部分时间都花在例程中:GetNodeFromID
和 GetNodeOfMiniWeight
,以及创建节点的大量时间。
我认为我可以使用二分搜索,但由于它需要对列表进行排序,所以我认为我会浪费对列表进行排序的时间。欢迎任何建议。
最佳答案
首先,使用分析器!例如,参见http://www.delphitools.info/samplingprofiler
您当前的代码有几个弱点:
TNode/TNodeList
实例);该算法的伪代码如下:
for all vertices v,
dist(v) = infinity;
dist(first) = 0;
place all vertices in set toBeChecked;
while toBeChecked is not empty
{in this version, also stop when shortest path to a specific destination is found}
select v: min(dist(v)) in toBeChecked;
remove v from toBeChecked;
for u in toBeChecked, and path from v to u exists
{i.e. for unchecked adjacents to v}
do
if dist(u) > dist(v) + weight({u,v}),
then
dist(u) = dist(v) + weight({u,v});
set predecessor of u to v
save minimum distance to u in array "d"
endif
enddo
endwhile
你试过吗this library from DelphiForFun ?听起来像是已经被证明、最近更新并且写得很好的东西。可能会得到改进(例如,使用位数组代替 bool 数组),但一开始听起来相当正确。
关于list - Delphi 中 Dijkstra 最短路径搜索的优化,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/22355114/
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我是一名优秀的程序员,十分优秀!