Ejercicio 4 · Matemática Discreta UAB Juny 2022

Tema: Optimització de rutes: carter xinès, viatjant de comerç i complexitat · Del examen Juny (2022)

Enunciado

Ejercicio 4 (1,0 puntos). Algoritmo de Christofides para el TSP

La siguiente tabla de distancias recoge los costes de las aristas de un grafo completo ponderado K6K_6 con vértices {A,B,C,D,E,F}\{A, B, C, D, E, F\}:

· A · B · C · D · E · F

A · 0 · 42 · 29 · 30 · 37 · 39

B · 42 · 0 · 13 · 28 · 21 · 23

C · 29 · 13 · 0 · 37 · 8 · 10

D · 30 · 28 · 37 · 0 · 42 · 27

E · 37 · 21 · 8 · 42 · 0 · 15

F · 39 · 23 · 10 · 27 · 15 · 0

Se sabe que estos pesos satisfacen la desigualdad triangular. Encuentra un ciclo hamiltoniano HH aplicando el algoritmo de aproximación basado en emparejamiento perfecto de peso mínimo (algoritmo de Christofides), de modo que su coste verifique coste(H)≤32coste(H0)\text{coste}(H) \le \frac{3}{2}\text{coste}(H_0), donde H0H_0 es el ciclo hamiltoniano óptimo. Indica asimismo cuáles son las cotas o posibles valores del coste óptimo coste(H0)\text{coste}(H_0).

Enunciado: Ejercicio 4 · Matemática Discreta UAB Juny 2022

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

Encuentra un ciclo hamiltoniano H aplicando el algoritmo de aproximación basado en emparejamiento perfecto de peso mínimo (algoritmo de Christofides)

Solución: (A, D, F, C, E, B, A) / (A, B, E, C, F, D, A) / (A, C, E, B, D, F, A)

Coste del ciclo H obtenido

Solución: 138 / 152

Cota inferior del coste óptimo coste(H_0)

Solución: 87 / 92

Cota superior del coste óptimo coste(H_0)

Solución: 138 / 152

Desarrollo y justificación de los pasos

Solución: Aplicación completa del algoritmo de Christofides: árbol recubridor mínimo T (coste 87), vértices de grado impar O={A,B,D,E}, emparejamiento mínimo M={{A,D},{B,E}} (coste 51), circuito euleriano y shortcuts.

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