一种基于MapReduce模型的并行化TSP算法研究

来源 :电子科技大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:MD_XC
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
TSP问题(Traveling Salesman Problem),即旅行商问题,是数学领域里面组合优化问题中被广泛研究的著名问题之一。TSP问题在学术研究和实际生产需求中十分重要,同时在物理学、生物学和计算机科学等领域有着广泛的应用。TSP问题是NP-完全问题中很有挑战性的一个问题。目前对于TSP问题的研究多是在单一物理机上使用顺序执行的启发式算法求得近似解,也有少量研究初步在Hadoop平台上基于MapReduce模型实现了一些诸如遗传算法和蚁群算法等新型启发式算法,但都仍然存在不能保证算法的质量、运行不稳定等问题。本论文探索通过并行MapReduce模型高效解决TSP问题。根据以上存在的问题,本文提出基于MapReduce模型的并行化迭代K-OPT算法:首先,本文提出一种基于MapReduce模型并行化求解最小生成树算法,并用于构造TSP初始化路径;该算法充分应用MapReduce模型中可以很容易对数据进行排序的特点对图中的所有边的权重进行排序,结合并行化的克鲁斯卡尔算法求得最小生成树;再将其作为Christofides算法输入求得一条可以用于迭代求解TSP问题算法的初始化路径,其中Christofides算法是目前TSP问题中最好的近似算法之一,其近似比为1.5-opt。其次,以初始路径为基础,提出一种基于MapReduce模型并行化的KOPT算法,算法利用MapReduce模型可以充分并行化运算的特点,将map函数用于路径的分发和图的读取,reduce函数用于问题的求解,从集群中多节点求得的不同迭代解中筛选出最优解,将其作为下一次迭代的输入。然后,通过对节点数规模较小的完全图进行基于MapReduce模型所有路径的穷举和对一些TSPLIB中的实例进行基于MapReduce模型的大规模随机路径生成以及并行化去冗余操作,然后进行一定的统计和特征分析,本文首次提出了截断广义Beta分布Truncated Generalized Beta distribution(TGB)作为TSP问题中最优路径的概率密度函数,并以此证明了迭代KOPT算法的近似比,在不断增加迭代次数的情况下,可获得接近优化的结果。最后,通过大量实例测试验证了本文所提算法的性能。
其他文献
随着计算机硬件平台运算能力的不断提升,计算机软件的规模及复杂度日益增长,同时软件安全性问题也日益突出。如何解决软件安全性,已然成为目前计算机工业领域与研究领域关注的热
虚拟专用网VPN是网络互联技术和通信需求迅猛发展的产物。互联网技术的快速发展及其应用领域的不断推广,使得许多部门越来越多地放弃建设昂贵的专用物理连接设备架设专用网络
随着Internet和信息技术的飞速发展,个性化推荐作为一种崭新的智能信息服务方式,根据用户提出的明确要求,或通过对用户个性、习惯、偏好的分析,准确地向用户提供感兴趣的信息
现有的数据组织系统中的索引机制大多是基于传统数据组织的通用索引,存在索引数据规模过大、索引时间过长、索引数据类别单一等诸多问题。这些问题导致海量数据检索在查全率
人们对访问控制技术的探索已拥有很长的历史,各种访问控制模型层出不穷。伴随当今互联网技术、电子技术、无线网络技术以及分布式网络技术的逐渐成熟,物联网和云计算等新一波
计算机视觉技术在智能交通系统中的应用已经成为一种新的发展趋势,而停车诱导系统是智能交通系统的重要分支,因此如何将计算机视觉技术应用于停车诱导系统中,便成为一个具有
数据集成是实现分布式协作开发环境中系统设计工具集成的关键技术之一其中,数据模型和数据格式的转换是数据集成的主要内容。扩展样式语言转换(eXtensible Stylesheet Langua
作为保证软件质量的重要手段,软件测试正在发挥日益重要的作用。传统的软件测试采用精简测试用例的方法来提高测试效率,但是测试用例的精简会降低发现缺陷的概率,影响测试质量。
随着科学技术的不断的发展,图书情报界为适应新技术的发展而产生了一系列令人振奋的新进展,基于开放获取(Open Access)理念的机构知识库就是其中之一。机构知识库是一种全新
在当代计算机系统中,处理器的速度远远高于存储器的速度。Cache技术是提高数据访问性能的经典技术,在计算机系统的性能优化中发挥了重要的作用,但Cache同时也占据了计算机系