Нахождение ближайшей остановки из массива с помощью Алгоритма Дейкстры

Пользователь

от tysrusko , в категории: Python , 15 дней назад

Имеется следующий код:

  1
  2
  3
  4
  5
  6
  7
  8
  9
 10
 11
 12
 13
 14
 15
 16
 17
 18
 19
 20
 21
 22
 23
 24
 25
 26
 27
 28
 29
 30
 31
 32
 33
 34
 35
 36
 37
 38
 39
 40
 41
 42
 43
 44
 45
 46
 47
 48
 49
 50
 51
 52
 53
 54
 55
 56
 57
 58
 59
 60
 61
 62
 63
 64
 65
 66
 67
 68
 69
 70
 71
 72
 73
 74
 75
 76
 77
 78
 79
 80
 81
 82
 83
 84
 85
 86
 87
 88
 89
 90
 91
 92
 93
 94
 95
 96
 97
 98
 99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
current_time = datetime.datetime.now().time() 
class Graph(object):
    def __init__(self, nodes, init_graph):
        self.nodes = nodes
        self.graph = self.construct_graph(nodes, init_graph)
        
    def construct_graph(self, nodes, init_graph):
        '''
        Этот метод обеспечивает симметричность графика. Другими словами, если существует путь от узла A к B со значением V, должен быть путь от узла B к узлу A со значением V.
        '''
        graph = {}
        for node in nodes:
            graph[node] = {}
        
        graph.update(init_graph)
        
        for node, edges in graph.items():
            for adjacent_node, value in edges.items():
                if graph[adjacent_node].get(node, False) == False:
                    graph[adjacent_node][node] = value
                    
        return graph
    
    def get_nodes(self):
        "Возвращает узлы графа"
        return self.nodes
    
    def get_outgoing_edges(self, node):
        "Возвращает соседей узла"
        connections = []
        for out_node in self.nodes:
            if self.graph[node].get(out_node, False) != False:
                connections.append(out_node)
        return connections
    
    def value(self, node1, node2):
        "Возвращает значение ребра между двумя узлами."
        return self.graph[node1][node2]
def dijkstra_algorithm(graph, start_node):
    unvisited_nodes = list(graph.get_nodes())
 
    # Мы будем использовать этот словарь, чтобы сэкономить на посещении каждого узла и обновлять его по мере продвижения по графику 
    shortest_path = {}
 
    # Мы будем использовать этот dict, чтобы сохранить кратчайший известный путь к найденному узлу
    previous_nodes = {}
 
    # Мы будем использовать max_value для инициализации значения "бесконечности" непосещенных узлов   
    max_value = sys.maxsize
    for node in unvisited_nodes:
        shortest_path[node] = max_value
    # Однако мы инициализируем значение начального узла 0  
    shortest_path[start_node] = 0
    
    # Алгоритм выполняется до тех пор, пока мы не посетим все узлы
    while unvisited_nodes:
        # Приведенный ниже блок кода находит узел с наименьшей оценкой
        current_min_node = None
        for node in unvisited_nodes: # Iterate over the nodes
            if current_min_node == None:
                current_min_node = node
            elif shortest_path[node] < shortest_path[current_min_node]:
                current_min_node = node
                
        # Приведенный ниже блок кода извлекает соседей текущего узла и обновляет их расстояния
        neighbors = graph.get_outgoing_edges(current_min_node)
        for neighbor in neighbors:
            tentative_value = shortest_path[current_min_node] + graph.value(current_min_node, neighbor)
            if tentative_value < shortest_path[neighbor]:
                shortest_path[neighbor] = tentative_value
                # We also update the best path to the current node
                previous_nodes[neighbor] = current_min_node
 
        # После посещения его соседей мы отмечаем узел как "посещенный"
        unvisited_nodes.remove(current_min_node)
    
    return previous_nodes, shortest_path
def print_result(previous_nodes, shortest_path, start_node, target_node):
    path = []
    node = target_node
    
    while node != start_node:
        path.append(node)
        node = previous_nodes[node]
 
   # Добавить начальный узел вручную
    path.append(start_node)
    
    result_text = "Найден следующий лучший маршрут с расстоянием {} км".format(shortest_path[target_node])
    result_text += "\n" +  " -> ".join(reversed(path))
    
 
    # Вставить результат в текстовое поле
    text_input.insert(END, result_text + "\n")
 
  
 
nodes = {"Склад": (43.356374, 132.072318), "Некрасовская": (43.128128, 131.910649), "3-я Рабочая": (43.123089, 131.924877), 
         "Центр": (43.115797, 131.885064), "Луговая": (43.128078, 131.940321), "Нивельского": (43.112586, 131.943152), "Нейбута": (43.116441, 131.955245), "ДВФУ": (43.025101, 131.894189)}
valuegor = list(nodes.keys())
etaj = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15]
 
  
 
#Координаты остановок
storage = (43.356374, 132.072318)
necra = (43.128128, 131.910649)
raboch = (43.123089, 131.924877)
center = (43.115797, 131.885064)
lugovaya = (43.128078, 131.940321)
nivels = (43.112586, 131.943152)
newboot = (43.116441, 131.955245)
DVFU = (43.025101, 131.894189)
 
init_graph = {}
for node in nodes:
    init_graph[node] = {}
 
if current_time < datetime.time(12, 0, 0):
        init_graph["Склад"]["Некрасовская"] = round(GD(nodes["Склад"], nodes["Некрасовская"]).km + 5, 2)
        init_graph["Склад"]["Центр"] = round(GD(nodes["Склад"], nodes["Центр"]).km + 5, 2)
        init_graph["Некрасовская"]["Нивельского"] = round(GD(nodes["Некрасовская"], nodes["Нивельского"]).km + 5, 2)
        init_graph["Некрасовская"]["3-я Рабочая"] = round(GD(nodes["Некрасовская"], nodes["3-я Рабочая"]).km + 5, 2)
        init_graph["3-я Рабочая"]["Нейбута"] = round(GD(nodes["3-я Рабочая"], nodes["Нейбута"]).km + 5, 2)
        init_graph["3-я Рабочая"]["ДВФУ"] = round(GD(nodes["3-я Рабочая"], nodes["ДВФУ"]).km + 5, 2)
        init_graph["3-я Рабочая"]["Луговая"] = round(GD(nodes["3-я Рабочая"], nodes["Луговая"]).km + 5, 2)
        init_graph["ДВФУ"]["Нейбута"] = round(GD(nodes["ДВФУ"], nodes["Нейбута"]).km + 5, 2)
        init_graph["Луговая"]["Нивельского"] = round(GD(nodes["Луговая"], nodes["Нивельского"]).km + 5, 2)
        init_graph["Луговая"]["ДВФУ"] = round(GD(nodes["Луговая"], nodes["ДВФУ"]).km + 5, 2)
elif current_time < datetime.time(18, 0, 0):
        init_graph["Склад"]["Некрасовская"] = round(GD(nodes["Склад"], nodes["Некрасовская"]).km + 6, 2)
        init_graph["Склад"]["Центр"] = round(GD(nodes["Склад"], nodes["Центр"]).km + 5, 2)
        init_graph["Некрасовская"]["Нивельского"] = round(GD(nodes["Некрасовская"], nodes["Нивельского"]).km + 6, 2)
        init_graph["Некрасовская"]["3-я Рабочая"] = round(GD(nodes["Некрасовская"], nodes["3-я Рабочая"]).km + 6, 2)
        init_graph["3-я Рабочая"]["Нейбута"] = round(GD(nodes["3-я Рабочая"], nodes["Нейбута"]).km + 6, 2)
        init_graph["3-я Рабочая"]["ДВФУ"] = round(GD(nodes["3-я Рабочая"], nodes["ДВФУ"]).km + 6, 2)
        init_graph["3-я Рабочая"]["Луговая"] = round(GD(nodes["3-я Рабочая"], nodes["Луговая"]).km + 6, 2)
        init_graph["ДВФУ"]["Нейбута"] = round(GD(nodes["ДВФУ"], nodes["Нейбута"]).km + 6, 2)
        init_graph["Луговая"]["Нивельского"] = round(GD(nodes["Луговая"], nodes["Нивельского"]).km + 6, 2)
        init_graph["Луговая"]["ДВФУ"] = round(GD(nodes["Луговая"], nodes["ДВФУ"]).km + 6, 2)
else:
        init_graph["Склад"]["Некрасовская"] = round(GD(nodes["Склад"], nodes["Некрасовская"]).km + 5, 2)
        init_graph["Склад"]["Центр"] = round(GD(nodes["Склад"], nodes["Центр"]).km + 5, 2)
        init_graph["Некрасовская"]["Нивельского"] = round(GD(nodes["Некрасовская"], nodes["Нивельского"]).km, 2)
        init_graph["Некрасовская"]["3-я Рабочая"] = round(GD(nodes["Некрасовская"], nodes["3-я Рабочая"]).km, 2)
        init_graph["3-я Рабочая"]["Нейбута"] = round(GD(nodes["3-я Рабочая"], nodes["Нейбута"]).km, 2)
        init_graph["3-я Рабочая"]["ДВФУ"] = round(GD(nodes["3-я Рабочая"], nodes["ДВФУ"]).km, 2)
        init_graph["3-я Рабочая"]["Луговая"] = round(GD(nodes["3-я Рабочая"], nodes["Луговая"]).km, 2)
        init_graph["ДВФУ"]["Нейбута"] = round(GD(nodes["ДВФУ"], nodes["Нейбута"]).km, 2)
        init_graph["Луговая"]["Нивельского"] = round(GD(nodes["Луговая"], nodes["Нивельского"]).km, 2)
        init_graph["Луговая"]["ДВФУ"] = round(GD(nodes["Луговая"], nodes["ДВФУ"]).km, 2)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
#КОД МЕНЮ
def close_window():
    root.destroy()
 
def save_to_file():
    text_to_save = text_input.get("1.0", END)
    file_path = filedialog.asksaveasfilename(defaultextension=".txt", filetypes=[("Text files", "*.txt")])
    if file_path:
        try:
            with open(file_path, 'w', encoding='utf-8') as file:
                file.write(text_to_save)
        except Exception as e:
            print(f"An error occurred while saving the file: {e}")
 
def open_file():
    file_path = filedialog.askopenfilename(filetypes=[("Text files", "*.txt")])
    if file_path:
        try:
            with open(file_path, 'r', encoding='utf-8') as file:
                text = file.read()
                text_input.delete(1.0, END)
                text_input.insert(END, text)
        except Exception as e:
            print(f"An error occurred while opening the file: {e}")
 
def change_button_color():
    color = colorchooser.askcolor(title="Choose Button Color")
    if color[1]:  # Check if a color was chosen
        save_button.config(bg=color[1])
        open_button.config(bg=color[1])
        exit_button.config(bg=color[1])
        slovo_button.config(bg=color[1])
        delete_button.config(bg=color[1])
        run_button.config(bg=color[1])
 
def change_menu_color():
    color = colorchooser.askcolor(title="Choose Button Color")
    if color[1]:  # Check if a color was chosen
        text_input.config(bg=color[1])
        text1_input.config(bg=color[1])
        root.config(bg=color[1])
       
def current_time():
    t = time.localtime() 
    current_time = time.strftime("%H:%M:%S", t) 
    text1_input.delete(1.0, END)
    text1_input.insert(END, current_time)
 
#Выбор пункта доставки
selected_value = None
def select_value():
    global selected_value
    selected_value = combo.get()
    print(f"Выбрано значение: {selected_value}")
 
#Выбор этажа
selected_value1 = None
def select_value1():
    global selected_value1
    selected_index = combo1.current()
    selected_value1 = etaj[selected_index]
    print("Selected value:", selected_value1)
 
#Выбор стартовой точки
selected_value2 = None
def select_value2():
    global selected_value2
    selected_value2 = combo2.get()
    print(f"Выбрано значение: {selected_value2}")
 
 
 
def clear_text():
    text_input.delete(1.0, END)
    text1_input.delete(1.0, END)
 
 
 
root = Tk()
root.title("Меню")
root.geometry("1920x1080")
root.option_add("*tearOff", False)
 
main_menu = Menu()
file_menu = Menu()
setting_menu = Menu()
selected_font = tk.StringVar(root)
 
main_menu.add_cascade(label="Файл", menu=file_menu)
main_menu.add_cascade(label="Настройки", menu=setting_menu)
file_menu.add_command(label="Выход", command=close_window)
setting_menu.add_command(label="Выбор цвета кнопок", command = change_button_color)
setting_menu.add_command(label="Выбор цвета меню", command = change_menu_color)
 
 
root.config(menu=main_menu)
 
text_input = Text(root, wrap="word", height=30, width=120, font = ("Arial", 16))  # Указываем высоту и ширину текстового поля
text_input.grid(row=0, column=0, rowspan=3, padx=10, pady=10)
 
#Подпись для обозначения цены
label = Label(root, text="Стоимость доставки", font = ("Arial", 16))
label.place(x = 340, y = 777)
 
text1_input = Text(root, wrap="word", height=1, width=25 , font = ("Arial", 16))  
text1_input.grid(row=4, column=0, rowspan=1, padx=0, pady=0)
 
#ввод этажа для доставки
label1 = Label(root, text="Этаж доставки", font = ("Arial", 16))
label1.place(x = 340, y = 807)
#Выбор этажа
combo1 = ttk.Combobox(root, values=etaj)
combo1['values'] = etaj
combo1.grid(row=5, column=0, padx=0, pady=0)
#кнопка Выбора этажа
button_etaj = Button(root, text="Выбрать этаж", command=select_value1)
button_etaj.place(x = 840, y = 807)
 
 
save_button = Button(root, text="Сохранить", command=save_to_file)
save_button.grid(row=0, column=1, padx=10, pady=5)
 
open_button = Button(root, text="Загрузить", command=open_file)
open_button.grid(row=1, column=1, padx=10, pady=5)
 
#Кнопка выхода
exit_button = Button(root, text="Выход", command=close_window)
exit_button.grid(row=6, column=0, padx=10, pady=5)
 
#Выбор пункта доставки
combo = ttk.Combobox(root, values=valuegor)
combo.grid(row=2, column=2, padx=10, pady=5)
combo.bind("<<ComboboxSelected>>", select_value)
 
 
#Выбор стартовой точки
#combo2 = ttk.Combobox(root, values=nodes)
#combo2.grid(row=3, column=2, padx=10, pady=5)
#combo2.bind("<<Combobox2Selected>>", select_value2)
 
slovo_button = Button(root, text="Выбрать", command=select_value)
slovo_button.grid(row=2, column=1, padx=10, pady=5)
 
#slovo1_button = Button(root, text="Выбрать", command=select_value2)
#slovo1_button.grid(row=3, column=1, padx=10, pady=5)
 
 
delete_button = Button(root, text="Очистить", command=clear_text)
delete_button.grid(row=4, column=1, padx=10, pady=5)
 
 
#Сбор остановок в массив
array = []
def add_value():
    value = combo.get()
    array.append(value)
    #text_input.delete(0, tk.END)
 
def display_array():
    text_input.config(state=tk.NORMAL)
    #text_input.delete(1.0, tk.END)
    text_input.insert(tk.END, "Текущий список остановок: ")
    text_input.insert(tk.END, ', '.join(array))
    #text_input.config(state=tk.DISABLED)
    
 
add_button = tk.Button(root, text="Добавить значение", command=add_value)
add_button.grid(row=0, column=2)
 
display_button = tk.Button(root, text="показать массив", command=display_array)
display_button.grid(row=0, column=3)
#Конец этой части кода
 
 
 
 
#Функция запуска алгоритма Дейкстры
def run_dijkstra():
    global selected_value
    global selected_value1
    global selected_value2
    route_value = 0
 
 
    if selected_value:
      for index, znach in enumerate(array):
        previous_index = index -1
        if index == 0:
            graph = Graph(nodes, init_graph)
            previous_nodes, shortest_path = dijkstra_algorithm(graph=graph, start_node= selected_value)
            print_result(previous_nodes, shortest_path, start_node= selected_value, target_node=znach)
            route_value += shortest_path[znach]
            
 
 
        elif index < len(array):
            previous_znach = array[previous_index]
            graph = Graph(nodes, init_graph)
            previous_nodes, shortest_path = dijkstra_algorithm(graph=graph, start_node= previous_znach)
            print_result(previous_nodes, shortest_path, start_node= previous_znach, target_node=znach)
            route_value += shortest_path[znach]
 
 
 
    
    #Рассчет стоимости
    traffic_value = 150
    if route_value > 30:
        traffic_value = 150 * route_value * selected_value1
        text1_input.insert(END, traffic_value)
    else:
        text1_input.insert(END, traffic_value + 150)
 
    text_input.insert(END, route_value)
    #text_input.insert(END, result_text)
    #Конец рассчета стоимости
 
# Создайте новую кнопку для запуска алгоритма Дейкстры
run_button = Button(root, text="Запустить Дейкстру", command=run_dijkstra)
run_button.grid(row=4, column=2, padx=10, pady=5)
 
root.mainloop()

Весь этот код это реализация алгоритма Дейкстры для нахождения кратчайших маршрутов между остановками. Он сделан таким образом, чтобы в массив array заносился пул остановок, и до каждой из них будет рассчитываться кратчайшее расстояние, а также будут выводится остановки которые лежат на пути к ним.


Собственно в чем стоит вопрос.

Необходимо переделать функцию run_dijkstra таким образом, чтобы остановки из массива array выводились не по очереди как их занесли, а исходя из того, какая остановка стоит ближе к стартовой точке.


Как я примерно это вижу, функция run_dijkstra полностью прогоняет массив array, находит расстояние от стартовой точки до каждой точки из массива и выбирает кратчайшее, после чего эта выбранная точка становится стартовой, она из массива убирается, и массив прогоняется заново и так до тех пор пока не кончится массив.


Мне нужна помощь с тем как это можно реализовать. Если у вас есть идеи как это можно сделать лучше, с радостью их прочту.

Facebook Vk Ok Twitter LinkedIn Telegram Whatsapp

2 ответа

Пользователь

от jaren , 12 дней назад

@tysrusko Попробуйте вот так:

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
def run_dijkstra():
    global selected_value
    global selected_value1
    global selected_value2
    route = []
    
    while array:
        min_distance = float('inf')
        closest_stop = None
        
        for stop in array:
            graph = Graph(nodes, init_graph)
            previous_nodes, shortest_path = dijkstra_algorithm(graph=graph, start_node=selected_value)
            distance = shortest_path[stop]
            
            # Если найдено более короткое расстояние, обновляем ближайшую остановку
            if distance < min_distance:
                min_distance = distance
                closest_stop = stop
        
        route.append(closest_stop)
        array.remove(closest_stop)
        
        # Обновляем стартовую точку для следующего шага
        selected_value = closest_stop
    
    print(route)


Пользователь

от tysrusko , 12 дней назад

Благодарю, в консоли оно действительно в виде массива выводит как надо, но нельзя ли сделать так, чтобы оно выводилось в текстовое поле таким образом, как у меня в коде, то есть используя функцию print_result, которая выводит результат в следующем виде:

Найден следующий лучший маршрут с расстоянием 46.49 км

Склад -> Некрасовская -> 3-я Рабочая -> ТГМУ

Найден следующий лучший маршрут с расстоянием 6.11 км

ТГМУ -> ВВГУ

Найден следующий лучший маршрут с расстоянием 22.78 км

ВВГУ -> 3-я Рабочая -> ДВФУ @jaren