算法准备

旅行商问题(TSP)是一个经典的图论问题。在给定一系列城市和他们之间的距离以后，一个旅行商人希望能够找到一条能够走遍所有城市，并返回起点城市的最短路径。既然路径能串起来所有的城市，那么问题中的一个隐藏条件是，每个城市都必须至少有另一个城市与它相连，否则就会存在某个点无论如何不会进入路径的情况。在相连的两个城市之间，应该有一个正数的距离或者旅行时间，不相连的城市之间则存在一个极大的正数。

为什么要强调这是一个图论问题呢？因为解决一个图论问题的前提是，你至少得有一张图。通常，一张图(Graph)是用节点(Node)和点之间的边(Edge)组成。在数学表达中，也经常使用V来表示节点的集合，取Vertex 之意。这也就意味着，我们需要先创建“点”和“边”两个类。在Eclipse中，先创建一个工程(Project)，按自己的喜好命名。这里我命名为ACOForTSPDorigo1996。

2. 在工程中新建一个包(package)，命名为“graph"，包的命名通常使用小写。有些程序员也可能直接创建一个叫Graph的类，也是完全没有问题的，此次不展开讲解。

3. 在graph包中，新建一个类Node，通常类名的首字母大写。此处不需要对Node进行很复杂的定义，只需要给Node一个id，以示区分不同的节点就可以了。所以在一个Node中建一个private的String变量，命名为"nodeId"。通常变量的首字母为小写，且考虑到面向对象程序设计的封装特性，这个变量最好是private类型的，为了获取这个变量的值和给这个变量赋值，需要设getter和setter函数。代码如下：

public class Node {

private String nodeId;

public String getNodeId() {

return nodeId;

}

public void setNodeId(String nodeId) {

this.nodeId = nodeId;

}

}

同时，每个类应该有构造函数，构造函数必须为public类型。这里我写了两种构造方式。代码如下：

public Node() {

}

public Node(String nodeId) {

this.nodeId = nodeId;

}

最后，为了以后使用方便，再写了一个toString()函数，便于打印节点的内容，和复写了equals(Object)函数，便于节点之间的比较。因为这些函数都要被其他类调用，它们都是public类型。

public String toString() {

return "node: "+nodeId;

}

@Override

public boolean equals(Object o) {

Node node = (Node)o;

return this.nodeId.equals(node.nodeId);

}

至此，一个Node类便完成了。全部代码如下：

package graph;

public class Node {

private String nodeId;

public Node() {

}

public Node(String nodeId) {

this.nodeId = nodeId;

}

public String getNodeId() {

return nodeId;

}

public void setNodeId(String nodeId) {

this.nodeId = nodeId;

}

public String toString() {

return "node: "+nodeId;

}

@Override

public boolean equals(Object o) {

Node node = (Node)o;

return this.nodeId.equals(node.nodeId);

}

}

4. 在graph包中，新建一个类Edge。一条边应该有一个起点和一个终点，同时边具有长度/旅行时间，所以一条边应该至少包含三个变量：

public class Edge {

private Node startNode;

private Node endNode;

private int travelTime;

}

同时，构造函数也需要写一下：

public Edge() {}

按照需要也可以写toString()函数，但是本例中就不再使用了。至此，整个Edge类的全部代码如下：

package graph;

public class Edge {

private Node startNode;

private Node endNode;

private int travelTime;

public Edge() {}

public Node getStartNode() {

return startNode;

}

public void setStartNode(Node startNode) {

this.startNode = startNode;

}

public Node getEndNode() {

return endNode;

}

public void setEndNode(Node endNode) {

this.endNode = endNode;

}

public int getTravelTime() {

return travelTime;

}

public void setTravelTime(int travelTime) {

this.travelTime = travelTime;

}

}

到这里为止，TSP问题的准备工作就完成了。

如果这个TSP在将来需要拓展，还可以向这两个类中添加更多的变量。比如一个节点可能包含坐标点信息，可能包含地名信息，一条边同时包含长度和旅行时间信息，也可能包含时间信息，因为不同时间段中的旅行时间是可能变化的(早晚高峰与平时存在差异)。这一类的扩展，与具体的问题要求有关，在高阶的应用中再予以考虑。