邮路捷径
当你收到邮递员送来的报纸、信件的时候,你一定很高兴能从报纸上了解到国内外大事,从信中知晓亲戚朋友的消息。但不知道你是否注意到,邮递员每次送信都是沿着相同的街道、相同的方向送信。你会说,这些绿衣天使熟悉这些街道,甚至熟悉许多家庭,他们习惯于沿同样的路线送信,不管酷暑寒冬、刮风下雨,日复一日,年复一年。如何为他们选一条路程最短的“邮路”,使他们能相对轻松地完成他们的工作呢?这个问题是 1962 年由我国数学家管梅谷教授提出的,国际上因此而称为中国邮递员问题。
我们看一看下图所表示的一个简单的街区路线图,数字表示街道的长度
(米)。那么,假设邮递员从邮局出发,沿什么路线送完信件返回邮局,所走的路最少呢?
首先,要送完信、报等邮件,邮递员必须要经过每条街道至少一次。如果他能够每条街道只走一次而不重复,这样的路线当然就是最短路线。但在街道示意图上可以看出有 4 个交叉路口均与三条道路相连接(奇数条边), 因此,这个图所表示的街道必然会有重复经过的路线。我们通过添加重复路线,使那些与奇数条边相连的点均变成与偶数条边相连。
然后,检查每一个回路,使重复路线的总长度不大于该回路总长度的一半。例如下图中,添加了 BC、CD、FG、GH 四条重复路线(在图中以弧线来表示)。检查回路 BCDE,回路总长度是 850 米,而重复边总长是 400 米,符合要求。再看 EFGH 回路,回路总长度是 750 米,重复边总长度是 350 米,也符合要求。这样,图上所有的点均与偶数条边相连接,每条原街道或者没添重复边,或者只添一条重复边。因此,上图就是邮递员所走的最小距离的“邮路”。你不妨试试看,如果不是这样的路线,其他路线均要走更长的路程。