亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于洪泛查詢的最短路徑算法在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用

        2015-07-21 10:00:08賴培輝曾黨泉
        物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 2015年7期
        關(guān)鍵詞:最短路徑智能交通系統(tǒng)權(quán)值

        賴培輝+曾黨泉

        摘 要:針對智能交通系統(tǒng)中道路暢通情況時刻變化的最短路徑求解問題,提出了一種基于洪泛查詢的最短路徑算法。該算法采用洪泛思想,位于路網(wǎng)上的某一節(jié)點(diǎn)收到來自另一直連節(jié)點(diǎn)的路徑信息后,向除該節(jié)點(diǎn)之外的所有直連節(jié)點(diǎn)發(fā)送該路徑信息。當(dāng)一個節(jié)點(diǎn)收到多條來自同一源和去往同一目的的路徑信息時,對多條路徑信息的權(quán)值進(jìn)行比較,只轉(zhuǎn)發(fā)權(quán)值最小的路徑信息,即最短路徑信息。同時,該算法還能獲得多條次優(yōu)的最短路徑,以作為備用路徑,當(dāng)在最短路徑的某一段道路上發(fā)現(xiàn)了擁堵情況時,可以快速切換到另外一條次優(yōu)的最短路徑,且具有良好的健壯性和高效性。

        關(guān)鍵詞:洪泛;最短路徑;智能交通系統(tǒng);權(quán)值

        中圖分類號:TP301 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:2095-1302(2015)07-00-03

        0 引 言

        交通系統(tǒng)在城市的發(fā)展中具有舉足輕重的作用。隨著我國城市化進(jìn)程的加快和居民生活水平的提高,城市人口數(shù)量迅速增長,機(jī)動車數(shù)量越來越多,因此交通阻塞、交通事故問題日趨惡化,交通阻塞造成的經(jīng)濟(jì)損失巨大,僅依靠修建道路、擴(kuò)大道路網(wǎng)絡(luò)規(guī)模等傳統(tǒng)方法來緩解日益增長的交通需求,已很難適應(yīng)我國社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需求,最好的解決方法是建立城市的智能交通系統(tǒng)[1]。

        在智能交通系統(tǒng)中,計算車輛到目的地的最短路徑是系統(tǒng)的基本功能。隨著交通實(shí)時信息采集手段的增多,使得智能交通系統(tǒng)完全可以根據(jù)實(shí)際的情況,進(jìn)行由當(dāng)前點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的最短路徑計算,以縮短車輛在途時間,提高道路的通行能力。由于實(shí)時交通狀況在不斷變化,時間最短路徑是動態(tài)的,在實(shí)際應(yīng)用中,就有必要不斷進(jìn)行相關(guān)的計算,以確定當(dāng)前的時間最短路徑[2]。

        智能交通系統(tǒng)中最短路徑的查詢,主要是點(diǎn)到點(diǎn)之間的最短路徑,在城市交通中具有很高的實(shí)時性,要求對大量的查詢給予快速答復(fù)。有關(guān)最短路徑的算法, 經(jīng)典的有Dijkstra[3]和Floyd[4]算法, 但由于空間的限制, 現(xiàn)在基于實(shí)時系統(tǒng)計算的最短路徑往往使用Dijkstra 算法或基于其上的一些變形算法,文獻(xiàn)[5]列出并比較了一些常用的實(shí)現(xiàn)方法。本文針對智能交通系統(tǒng)中實(shí)時變化的道路信息,提出基于洪泛查詢的最短路徑算法來求解智能交通系統(tǒng)中動態(tài)變化的道路信息的最短路徑,該算法還同時兼顧多條次優(yōu)路徑來作為備用路徑,一旦最優(yōu)路徑上某個部分發(fā)生擁塞情況就可以快速切換到備用路徑。

        1 算法設(shè)計

        1.1 問題描述

        本文針對的是城市交通路網(wǎng)中最短路徑求解的問題,在進(jìn)行問題描述時,將交通路網(wǎng)映射為一個帶權(quán)有向圖模型,路網(wǎng)的交叉點(diǎn)為圖的節(jié)點(diǎn),路徑為圖的邊,邊為帶權(quán)的有向圖,表示是雙向通行道路還是單行道。因此,該路網(wǎng)可描述為:帶權(quán)有向圖G=(V,E,w) ,其中,V 是包含N個節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)集,E是包含m條邊的邊集,是E中從vi到vj的邊,w是邊〈vi,vj〉( 1≤i,j≤N) 的非負(fù)權(quán)值,其權(quán)值表示從節(jié)點(diǎn)vi到vj的度量值(度量值可以是時間,也可以是距離或是一個綜合值)。對于一條路徑從源點(diǎn)S到終點(diǎn)D,中間經(jīng)過若干個節(jié)點(diǎn),設(shè)源點(diǎn)為v'0、終點(diǎn)為v'k,中間的節(jié)點(diǎn)為v'1, v'2,…,v'k-1,則該條路徑上的權(quán)值總和可表示為:

        從源點(diǎn)S到終點(diǎn)D的路徑可能有多條,其中的Wmin為最短路徑。如何找出其中的最短路徑呢?本文設(shè)計了一種基于洪泛查詢的最短路徑搜索算法。

        1.2 算法描述

        基于洪泛查詢的最短路徑搜索算法采用了洪泛的思想,從源點(diǎn)S出發(fā),向所有與之直接相連的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù),中間節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)之后,向除收到數(shù)據(jù)之外的所有節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)(S,Vm,P(s,m),W(s,m)),其中S為源點(diǎn),Vm為當(dāng)前節(jié)點(diǎn),P(s,m)為從源點(diǎn)到當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的路徑,W(s,m)為從源點(diǎn)到當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的權(quán)值的總和。最先到達(dá)的終點(diǎn)的那條路徑為最短路徑。該算法的可以適應(yīng)時刻變化的城市路網(wǎng)交通,特別是在實(shí)時性非常強(qiáng)的智能交通中,城市中各條道路由于交通事故,施工等各種原因通暢和擁塞程度隨時發(fā)生變化,該算法只要有任何一條能到達(dá)終點(diǎn)的路徑都可以被搜索到,健壯性非常好。

        圖1所示是一個交通路線示意圖。從源點(diǎn)S到目的地D,中間有若干個節(jié)點(diǎn),節(jié)點(diǎn)之間邊表示路徑,路徑上的權(quán)值表示經(jīng)過該路徑所需的時間,權(quán)值越大,所需時間越長。要找出源點(diǎn)S到目的D的最短路徑也就是找出權(quán)值之和最小的路徑,根據(jù)本文的算法,最短路徑的求解過程為:

        圖1 交通路線示意圖

        從源點(diǎn)S出發(fā),與S直連的節(jié)點(diǎn)有三個:V1,V2,V3,根據(jù)洪泛的思想,S會向所有與之相連的節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息,于是,三個節(jié)點(diǎn)V1、V2和V3都會收到來自源點(diǎn)S的信息,于是這三個節(jié)點(diǎn)都會記錄來自S的信息:

        S->V1(S, V1, (S, V1), 10);

        S->V2(S, V2, (S, V2), 5);

        S->V3(S, V3, (S, V3), 8)

        同時,在洪泛的方式下,V1會把來自S的信息發(fā)送給V2,V2會把來自S的信息發(fā)送給V1和V3,V3會把來自S的信息發(fā)送給V2,于是V1、V2、V3又會記錄以下信息:

        S->V1(S, V1, (S, V2,V1), 7);

        S->V1(S, V1, (S, V3, V2, V1), 15);

        S->V2(S, V2, (S, V1, V2), 12);

        S->V2(S, V2, (S, V3, V2), 12);

        S->V3(S, V3, (S, V2, V3), 9);

        S->V3(S, V3, (S, V1, V2, V3), 16)

        根據(jù)權(quán)值比較,選擇最短的路徑即權(quán)值最小的路徑為:

        S->V1(S, V1, (S, V2, V1), 7);

        S->V2(S, V2, (S, V2), 5);

        S->V3(S, V3, (S, V3), 8)

        同理,與V1直連的有V4,與V2直連的有V5,與V3直連的有V6,所以V4會收到來自V1的信息,V5會收到來自V2的信息,V6會收到來自V3的信息,于是從源點(diǎn)S出發(fā)到V4、V5、V6的路徑信息為:

        S->V4(S, V4, (S, V2, V1, V4), 13)

        S->V5(S, V5, (S, V2, V5), 14)

        S->V6(S, V6, (S, V3, V6), 16)

        在它們各自收到信息之后,由于洪泛的原理也會轉(zhuǎn)發(fā)給其它相鄰的節(jié)點(diǎn),于是V4、V5、V6的其它路徑信息為:

        S->V4(S, V4, (S, V2, V5, V4), 16);

        S->V4(S, V4, (S, V3, V6, V5, V4), 23);

        S->V5(S, V5, (S, V2, V1, V4,V5), 15);

        S->V5(S, V5, (S, V3, V6, V5), 21);

        S->V6(S, V6, (S, V2, V1, V4, V5, V6), 20);

        S->V6(S, V6, (S, V2, V5, V6), 19)

        根據(jù)權(quán)值比較,選擇最短的路徑即權(quán)值最小的路徑為:

        S -> V4 (S, V4, (S, V2, V1, V4), 13);

        S -> V5 (S, V5, (S, V2, V5), 14);

        S-> V6(S, V6, (S, V3, V6, 16)

        最后,V4、V5、V6都直連到目的地D,所以到D的路徑分別為:

        S ->D (S, D, (S, V2, V1, V4, D), 19);

        S-> D (S, D, (S, V2, V5, D), 20);

        S -> D(S, D, (S, V3, V6, D), 20)

        根據(jù)權(quán)值比較,選擇最短的路徑即權(quán)值最小的路徑為:

        S -> D ( S, D, (S, V2, V1, V4, D), 19)

        這條路徑即為從源到目的最短路徑,其實(shí)在計算的時候有三條可達(dá)路徑,其中一條為最短路徑,其余兩條可以作為備用路徑,一旦其中一條路徑出現(xiàn)問題時,可以快速切換到另外一條備用路徑。例如當(dāng)?shù)竭_(dá)V2點(diǎn)時,發(fā)現(xiàn)V1到V4的路徑發(fā)現(xiàn)了擁塞,那么此時可以立即切換到另外一條路徑:S -> D (S, D, (S, V2, V5, D), 20)。

        1.3 時間復(fù)雜度分析

        在該算法中,每個節(jié)點(diǎn)會收到來自所有入度的數(shù)據(jù),并根據(jù)權(quán)值的大小進(jìn)行比較,選擇權(quán)值最小的那條路徑信息向所有的出度進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā),所以該算法處理的時間復(fù)雜度只跟邊的數(shù)量有關(guān),所以時間復(fù)雜度為O(n),n為邊的數(shù)量。

        2 實(shí)例分析

        現(xiàn)以前面算法描述中的圖1為例來分析該算法的工作過程和特點(diǎn)。

        首先起點(diǎn)S向直接的節(jié)點(diǎn)V1、V2、V3發(fā)送洪泛信息,具體如圖2所示。

        圖2 從源點(diǎn)S洪泛到直連節(jié)點(diǎn)

        V1、V2、V3收到S的信息之后,也都會向與之直連的節(jié)點(diǎn)洪泛,如圖3所示,節(jié)點(diǎn)V1向所有直連的除收到信息之外的節(jié)點(diǎn)(即除源節(jié)點(diǎn)S之外)洪泛信息。

        其它的節(jié)點(diǎn)V2、V3做同樣的操作。最后從源S到目的地D的最短路徑如圖4所示。

        圖3 節(jié)點(diǎn)V1向其它節(jié)點(diǎn)洪泛信息

        圖4 S到D的最短路徑

        該算法在計算時,可以獲得三條可達(dá)路徑,其中一條為最短路徑,其余兩條為次優(yōu)路徑,可作為備用路徑,一旦其中一條路徑出現(xiàn)問題時,可以快速切換到另外一條備用路徑。例如當(dāng)?shù)竭_(dá)V2節(jié)點(diǎn)時,發(fā)現(xiàn)V1到V4的路徑發(fā)生了擁塞,那么,此時可以立即切換到另外一條路徑,如圖5所示。

        圖5 切換到備用路徑

        3 結(jié) 語

        本文提出了一種基于洪泛思想的最短路徑算法, 利用洪泛的特點(diǎn),在整個路網(wǎng)中搜索到達(dá)目的地的最短路徑,在搜索最短路徑的同時,還可以搜索到若干條次優(yōu)路徑,在最優(yōu)路徑出現(xiàn)問題時可以快速切換到次優(yōu)路徑,以適應(yīng)智能交通系統(tǒng)中時刻變化的道路通暢情況。該算法的時間復(fù)雜度為O(n),跟經(jīng)典的Dijkstra和Floyd算法比較,大大降低了搜索范圍、提高了計算效率, 而且在保證最短路徑求解的同時,還能求出備用路徑, 非常適用于動態(tài)變化的智能交通系統(tǒng)的最短路徑的求解問題。

        參考文獻(xiàn)

        [1]丁革媛,李振江,鄭宏云. 智慧城市的應(yīng)用體系架構(gòu)研究[J].微型機(jī)與應(yīng)用,2013,22(24):1-3.

        [2] 王元彪.智能交通系統(tǒng)中 Dijkstra 算法的高效實(shí)現(xiàn)[J].計算機(jī)工程,2007,33( 6):256-261.

        [3] Dijkstra E W. A note on two problems in connection with graphs[J].Numerische Mathematik, 1959(1): 269- 271.

        [4] Floyd R N. Algorithm 97 shortest path [J]. Comm ACM, 1962, 5 (6):345.

        [5] Zhan F B. Three fastest shortest path algorithms on real road networks: data structures and procedures [J].JGIDA, 1998, 1(1): 69-82.

        猜你喜歡
        最短路徑智能交通系統(tǒng)權(quán)值
        一種融合時間權(quán)值和用戶行為序列的電影推薦模型
        CONTENTS
        基于權(quán)值動量的RBM加速學(xué)習(xí)算法研究
        無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用研究
        Dijkstra算法設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
        交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的視頻圖像處理技術(shù)
        科技視界(2016年25期)2016-11-25 08:45:10
        VANET/LTE異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)在ITS中的應(yīng)用
        基于多智能體技術(shù)的交通管理系統(tǒng)的分析
        基于Dijkstra算法的優(yōu)化研究
        圖論最短路徑算法的圖形化演示及系統(tǒng)設(shè)計
        国产91精品一区二区麻豆亚洲 | 无码成年性午夜免费网站蜜蜂| 国产影片免费一级内射| 又硬又粗进去好爽免费| 日韩激情无码免费毛片| 亚洲aⅴ无码日韩av无码网站| 一级黄色一区二区三区视频| 国产精品一区二区黑丝| 国产精成人品日日拍夜夜免费| 久久尤物AV天堂日日综合| 中文字幕成人精品久久不卡| 日本av亚洲中文字幕| 日韩毛片无码永久免费看| 精品国内自产拍在线视频| 一本色道久久综合亚州精品| 精品人妻少妇av中文字幕| 蜜桃麻豆www久久囤产精品| 91精品国产色综合久久不卡蜜| 国产精品自产拍av在线| 2018天天躁夜夜躁狠狠躁| 把插八插露脸对白内射| 成年人免费黄色h网| 日韩中文字幕不卡在线| 亚洲图片日本视频免费| 五月婷一本到五月天| 黄色国产一区在线观看| 亚洲深深色噜噜狠狠网站| 久久精品人人爽人人爽| 国产成人精品免费视频大全| 中国亚洲av第一精品| 人人妻一区二区三区| 九九在线视频| 国产av一区麻豆精品久久| 美女网站免费观看视频| 久久人人爽人人爽人人av东京热| 亚洲成AV人片无码不卡| 漂亮人妻被强了中文字幕| 玩弄放荡人妻少妇系列视频| 欧美 亚洲 国产 日韩 综AⅤ| 三级网站亚洲三级一区| 亚洲av日韩av天堂久久|