从启发式到潜在多项式时间突破——不匹配的琐碎之事

这是一篇关于旅行商问题(TSP)的博客文章,主要内容总结如下:

  • TSP 介绍:TSP 是计算机科学和运筹学的核心话题,其问题是找到访问一组城市并返回原点的最短路径,看似简单却极具挑战性,具有重要理论和实践意义,在物流、制造等领域有广泛应用,且是 NP 难问题,尚无多项式时间算法。
  • 算法分类及运行时间:算法常根据时间复杂度分类,暴力搜索法(O(n!))简单直接但不实用,Held-Karp 算法(O(n^2 * 2^n))利用动态规划更高效但仍为指数级,寻找多项式时间算法是 TSP 研究的圣杯。
  • 启发式算法:当精确解难以达到时,启发式算法可快速找到足够好的解,作者开发了多种启发式算法,如 pr + rq - pq 最便宜插入启发式算法,但常陷入局部最优。
  • 突破局部最优的算法:作者引入动态前瞻插入策略,通过模拟插入和估计总距离来选择最佳插入,有效避免局部最优陷阱。
  • Python 实现及结果:Python 实现代码在 Github 上,该算法性能卓越,在 15000 个随机 TSP 实例中与精确解匹配,甚至在一些困难实例中找到最优解,暗示其可能是精确算法,对欧氏 TSP 有重要意义,如可能改变计算理论、提升行业效率、激发研究等,还可用于旅行商路径问题,代码在另一个 Github 仓库中。
  • 结论:作者的旅程充满挑战与创新,动态前瞻插入算法展示了启发式方法的潜力,有望为计算机科学的经典问题带来新的解决思路。
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