[发明专利]基于共用计算和dijkstra算法的城市路网多源最短路径获取方法

权利要求书

1.一种基于共用计算和dijkstra算法的城市路网多源最短路径获取方法，其特征是按如下步骤进行：

步骤1：构建城市路网，定义参数并初始化；

获取实时道路网络数据并得到城市路网G＝(V,A,W)，V表示交叉口集合，且V＝{v₁,v₂,v₃,…,v_i,…,v_R}，v_i表示第i个交叉口，i＝1,2,3,…,R，R为所述城市路网G中的交叉口总数，A表示交叉口之间的路段集合，且A＝{(v_i,v_j)|i,j＝1,2,3,…,R}，(v_i,v_j)表示第i个交叉口v_i到第j个交叉口v_j之间的有向路段，W表示交叉口之间路段的权重集合，W＝{ω_i,j|i,j＝1,2,3,…,R}，ω_i,j为有向路段(v_i,v_j)的权重，若第i个交叉口v_i到第j个交叉口v_j之间存在有向路段(v_i,v_j)，则第j个交叉口v_j为第i个交叉口v_i的邻接交叉口，第i个交叉口v_i为第j个交叉口v_j的前驱交叉口，且ω_i,j≥0；若第i个交叉口v_i到第j个交叉口v_j之间不存在有向路段(v_i,v_j)，则令ω_i,j＝+∞；定义当前迭代次数为t；

步骤2：获取源点交叉口集合：

选取K个源点交叉口并构成源点交叉口集合V′＝{v′_k|k＝1,2,…,K}，其中，v′_k表示源点交叉口集合V′中第k个源点交叉口，令第k个源点交叉口v′_k在交叉口集合V中的序号为s_k，即表示交叉口集合V中第s_k个交叉口，1＜K≤R；

步骤3：初始化第t次迭代的源点交叉口到各个交叉口的权：

定义第t次迭代下从源点交叉口集合V′中第k个源点交叉口v′_k到交叉口集合V中第i个交叉口v_i的最短路径的权的上界为并初始化为+∞；

定义从源点交叉口集合V′中第k个源点交叉口v′_k到交叉口集合V中第i个交叉口v_i的最短路径的权为P_k(v_i)，并初始化P_k(v_i)为+∞；

初始化t＝1；

初始化第t次迭代下第k个源点交叉口v′_k到第s_k个交叉口的最短路径的权的上界为则第t次迭代下源点交叉口集合V′中第k个源点交叉口v′_k到第s_k个交叉口的最短路径的权为并将第s_k个交叉口加入到前t-1次迭代下以第k个源点交叉口v′_k为源点得到最短路径的权的交叉口集合以及第t-1次迭代中以第k个源点交叉口v′_k为源点得到最短路径的权的交叉口集合

定义L_k,i表示源点交叉口集合V′中第k个源点交叉口v′_k到交叉口集合V中第i个交叉口v_i的最短路径的交叉口集合，并初始化

步骤4：对第t-1次迭代中以第k个源点交叉口v′_k为源点得到最短路径的权的交叉口集合中的所有交叉口进行前向搜索并更新最短路径的权：

步骤4.1：初始化k＝1；

步骤4.2：如果前t-1次迭代下以第k个源点交叉口v′_k为源点得到最短路径的权的交叉口集合中包含交叉口集合V中的所有交叉口，则对源点交叉口集合V′中以第k个源点交叉口v′_k为源点的最短路搜索结束，并转入步骤6，否则，转入步骤4.3；

步骤4.3：初始化第t次迭代中以第k个源点交叉口v′_k为源点得到最短路径的权的交叉口集合

记第t-1次迭代中以第k个源点交叉口v′_k为源点得到最短路径的权的交叉口集合中的交叉口数为M^t-1；取出其中第m个交叉口记为令所述第m个交叉口在交叉口集合V中的序号为即

步骤4.3.1：初始化m＝1；

步骤4.3.2：遍历第m个交叉口的所有邻接交叉口，并从中选出所有不属于交叉口集合的交叉口并加入到邻接集合

步骤4.3.2.1：取出邻接集合中的第q个交叉口，记邻接集合中第q个交叉口的前驱交叉口集合为令邻接集合中第q个交叉口在交叉口集合V中的序号为r_q，即

步骤4.3.2.2：初始化q＝1；

步骤4.3.2.3：遍历前驱交叉口集合中的所有交叉口，若前驱交叉口集合中的所有交叉口均属于前t-1次迭代下以第k个源点交叉口v′_k为源点得到最短路径的权的交叉口集合则转入步骤4.4，否则转入步骤4.5；

步骤4.4：获取从第k个源点交叉口v′_k到所有前驱交叉口都得到以第k个源点交叉口v′_k为源点的最短路径的权的交叉口的最短路的权：

步骤4.4.1：记前驱交叉口集合中的交叉口数为B，取出前驱交叉口集合中的第b个交叉口令其在交叉口集合V中的序号为n_b，即

步骤4.4.2：初始化b＝1；

步骤4.4.3：若则将赋值给并记前驱交叉口在交叉口集合V的序号n_b赋值给交叉口集合V中的第r_q个交叉口的临时前驱交叉口的序号n_b,min；其中，表示第k个源点交叉口v′_k到交叉口集合V中第n_b个交叉口的最短路径的权，表示交叉口集合V中第n_b个交叉口到第r_q个交叉口的权重，表示第k个源点交叉口v′_k到交叉口集合V中第r_q个交叉口的最短路径的权；

步骤4.4.4：将b+1赋值给b，转入步骤4.4.3，直至b＝B为止，从而输出第k个源点交叉口v′_k到交叉口集合V中第r_q个交叉口的最短路径的权以及序号n_b,min，并将第r_q个交叉口加入到源点交叉口集合V′中第k个源点交叉口v′_k到交叉口集合V中第n_b,min个交叉口的最短路径的交叉口集合从而得到源点交叉口集合V′中第k个源点交叉口v′_k到交叉口集合V中第r_q个交叉口的最短路径的交叉口集合即将第r_q个交叉口加入到以第k个源点交叉口v′_k为源点得到最短路的权的集合和第t次迭代中以第k个源点交叉口v′_k为源点得到最短路径的权的交叉口集合即转入步骤4.6；

步骤4.5：如果则将赋值给否则转入步骤4.6；

步骤4.6：若q≠Q，则将q+1赋值给q，转入步骤4.3.2.3，否则，将m+1赋值给m，判断m＞M^t-1是否成立，若成立，则执行步骤4.7；否则转入步骤4.3.2；

步骤4.7：在第t次迭代下从交叉口集合V中选择一个最短路径的权的上界最小的交叉口且不属于前t次迭代下以第k个源点交叉口v′_k为源点得到最短路径的权的交叉口集合即如果则将第k个源点交叉口v′_k到交叉口集合V中第i_min个交叉口的最短路径的权的上界赋值给第k个源点交叉口v′_k到交叉口集合V中第i_min个交叉口的最短路径的权并将第i_min个交叉口加入到源点交叉口集合V′中第k个源点交叉口v′_k到交叉口集合V中第个交叉口的最短路径交叉口集合从而得到源点交叉口集合V′中第k个源点交叉口v′_k到交叉口集合V中第i_min个交叉口的最短路径交叉口集合即并将第i_min个交叉口加入到集合和交叉口集合

步骤5：回溯第t次迭代下第k个源点交叉口v′_k到交叉口集合中的交叉口的最短路径：

步骤5.1：记第t次迭代中以第k个源点交叉口v′_k为源点得到最短路径的权的交叉口集合中的交叉口数为M^t，取出其中第m个交叉口记为并将第m个交叉口在交叉口集合V中的序号为即

步骤5.2：初始化m＝1；

步骤5.3：记第k个源点交叉口v′_k到交叉口集合V中第个交叉口的最短路径点集合中的各个中间交叉口的个数为E_m，记第ε个中间交叉口在交叉口集合V中的序号为ρ_ε；

步骤5.3.1：初始化ε＝1；

步骤5.3.2：如果则假设同时是源点交叉口集合V′中第k′个源点交叉口v′_k′，即则取最短路径点集合中第ε个交叉口到第E_m+2个交叉口的所有交叉口作为第k′个源点交叉口v′_k′到交叉口集合V中第个交叉口的最短路径交叉口集合并将赋值给若k′＞k，则并将第个交叉口加入到前t-1次迭代以第k′个源点交叉口v′_k′为源点得到最短路径的权的集合和第t-1次迭代中第k′个源点交叉口v′_k′为源得到最短路径的权的交叉口集合否则，则并将第个交叉口加入到前t次迭代以第k′个源点交叉口v′_k′为源点得到最短路径的权的集合和第t次迭代中以第k′个源点交叉口v′_k′为源点得到最短路径的权的交叉口集合

步骤5.3.3：判断ε＝E_m是否成立，若成立，转入步骤5.4，否则，则将ε+1赋值给ε，并转入步骤5.3.2；

步骤5.4：判断m＝M^t是否成立，若成立，转入步骤6，否则，则将m+1赋值给m，并转入步骤5.3；

步骤6：判断k＝K是否成立，若成立，转入步骤7，否则，则将k+1赋值给k，并转入步骤4.2；

步骤7：若前t次迭代下源点交叉口集合V′中以所有源点交叉口为源点的最短路搜索结束，则表示得到源点交叉口集合V′中每个源点交叉口到交叉口集合V中任意一个交叉口最短路径，否则，将t+1赋值给t，并转入步骤4。