Агентство по образованию

Тихоокеанский государственный экономический университет

Экономический институт

Поиск кратчайшего пути в многоугольнике

Выполнил: Матвеев А.В.

Владивосток 2009

Введение

Условие решаемой задачи дословно по заданию звучит следующим образом: «В заданном m-угольнике найти кратчайший путь между стартом, лежащим в одной из его вершин, и финишем, находящимся на одной из его сторон».

Для большей эффективности положим старт и финиш произвольными точками внутри m-угольника, выбираемыми пользователем. Предоставим возможность выбирать размерность поля N на N для дальнейшего построения внутри неё, создаваемого пользователем, m-угольника. Графически покажем один из кратчайших путей между стартом финишем.

Перед началом вычисления пользователь должен указывать в программе следующую информацию

- размер поля;

- кол-во опорных точек, для построения m-угольника

- местоположение вершин m-угольника(с помощью мыши)

-место положение финиша и старта внутри m-угольника(также с помощью мыши)

После установки опорных точек программа должна определять принадлежность той или иной точки к внутренней области m-угольника, после чего просчитывать кратчайший путь с учётом доступности(внутри m-угольника) и не доступности(вне m-угольника) точек и, в соответствии с этим, отбирать те из них, которые задействованные в пути.

Программа должна отображать поле, область(m-угольник) и путь между стартом и финишем.

Необходимо предусмотреть контроль целостности вводимых данных, таких как размер поля и кол-во опорных точек.

Не допустить совпадения финиша и старта или установку их вне области а так же дать возможность в заранее построенной области изменять их положение.

Формальная постановка задачи

Положим поле двумерным массивом Shape’ов, основные функции которого дать пользователю возможность задания вершин m-угольника, старта и финиша, а также графическое отображение работы программы. В соответствии ему поставим двумерный булевый массив(доступные и недоступные точки).

Используя булевую матрицу и координаты старта и финиша вычисляем точки кратчайшего пути, которые далее отображаем с помощью массива Shape’ов.

Методы решения задачи

 

Локализация точек

Существует довольно много различных методов решения подобной задачи, каждый из которых основывается на своих принципах и приемах, имеет уникальные преимущества и, соответственно, недостатки. В данной работе был использован наиболее простой и менее громоздкий с учётом того, что на поле между точками имеется некоторое расстояние.

Суть используемого метода в следующем. По заданным вершинам строится полигон и заливается цветом, отличным от цвета фона. Далее для каждой точки идёт проверка цвета канвы. Если цвет канвы в данной точке совпадает со цветом заливки полигона то точка принадлежит заданной области.

Построение полигона:

with canvas do begin

setlength(tochka,m);

for i:=0 to m-1 do begin

tochka[i].X:=integer(vershina[i].x^)+round(h/(4*n));

tochka[i].Y:=integer(vershina[i].y^)+round(h/(4*n));

end;

Pen.Color:=clred;

Polygon(tochka);

brush.color:=clred;

end;

end;

Здесь здесь vershina[].х и vershina[].у указатели на Top и Left Shape’ов, tochka[]-массив координат центров этих Left Shape’ов.

Проверка цвета:

for i:=0 to n-1 do

for j:= 0 to n-1 do

if canvas.Pixels[a[i,j].Left+round(h/(4*n)),a[i,j].Top+round(h/(4*n))]=clred then

a[i,j].Brush.Color:=clgreen;

Также приведём пример решения этой задачи в более общем случае. Его суть в том, что вначале строится контур области, а потом для каждой точки идет подсчёт кол-ва пересечений горизонтали, проведённой через эту точку, с контурами области слева от определяемой точки. ............