KBAT 题

KBAT 题:寻找最短路径

一道使用加权网络的 KBAT 式题目,测试你能否建模而非仅计算。

为情境建模

一次配送要经过几个城镇,城镇间距离已知。把它画成加权网络,城镇为顶点、道路为加权边。

比较路径

列出可能的路径、把每条的权重相加、选最小的。完整答案要展示每条路径的合计。

理解题目

快递员须从城镇 P 前往城镇 T。道路及其长度(km)为 P–Q = 8、P–R = 5、R–Q = 2、Q–T = 6、R–S = 7、S–T = 3。

求 P 到 T 的最短路径。真正要问的是:把道路建成加权网络,再比较完整路径,而非只挑一条最短的路。

规划并求解

  1. 画出网络:城镇 P、Q、R、S、T 为顶点;每条道路为标注长度的边。
  2. 列出 P 到 T 的每条路径。路径 1:P–Q–T。路径 2:P–R–Q–T。路径 3:P–R–S–T。路径 4:P–Q–R–S–T。
  3. 累加权重:路径 1 = 8 + 6 = 14 km。路径 2 = 5 + 2 + 6 = 13 km。路径 3 = 5 + 7 + 3 = 15 km。路径 4 = 8 + 2 + 7 + 3 = 20 km。
  4. 最小合计是 13 km,所以最短路径是 P–R–Q–T,共 13 km。

检验与一个变式

扫过四个合计 14、13、15 和 20 来检验 13 km 确实最小,没有路径优于 13。考官可加的变式:R–Q 路段维修封闭。

去掉它后只剩 P–Q–T = 14 km 和 P–R–S–T = 15 km,最短变为 P–Q–T 的 14 km。去掉一条边就能改变整个答案,所以要列路径而非相信第一条看似短的路。

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常见问题

我必须列出每条路径,还是直接看出最短的就行?

要列出来。评卷者为比较给分,所以逐条写出路径及其合计,一旦某处算错还能保住分。

在小网络里最短的未必是看起来最直的,正如封路变式所示。列出既保分也更准。

这里顶点和边有什么区别?

顶点是一个位置,这里是城镇,画成一个点。边是两个顶点之间的连接,这里是道路,画成一条线并标注长度或权重。

用对这些术语很重要,因为考题及其评分正是用这些词写的。

权重一定是距离吗?

不。权重可以是距离、时间、成本或容量,视情境而定。

累加前务必读清数字代表什么,因为最短距离路径与最便宜路径可能不同。答错量是常见的 KBAT 失误,先确定权重的含义。

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