二、邮递路线

问题 一个邮递员每次送信,要走遍他负责投递的范围内的街道,完成任务后回到邮局。问他按怎样的路线走,所走的路程最短?

这个问题叫做最短邮递路线问题,是一个即有趣又实用的问题。

例 3 图 8-4(a)、(b)都表示街道图。图中 A 是邮局的位置,问邮递员应如何设计他的邮递路线,才能使他所走的路程最短?

二、邮递路线 - 图1

分析与解:由于(a)所表示的图无奇结点,所以是一个欧拉图。他可以从邮局出发,不重复地走遍每条街道,回到邮局,这就是投递员的最短路

线。而(b)所表示的图有六个奇结点,它不是一笔画,要不重复地走遍街道是不可能的。为了走遍所有的街道,必须重复走某些街道。重复走哪些街道才能使总路程最短呢?

由于任何一个图中奇结点的个数都是偶数,所以可把奇结点两两配对。如果在一对奇结点之间连一条虚线当作增添的重复边,奇结点就变成了偶结点,用这种方法可使原来的图变成没有奇结点的欧拉图(增添了重复边)。现在的问题是如何去连这些虚线,才能保证总路程最短。其原则是:

  1. 连线(虚线)不能有重叠线段;

  2. 在每一个圈上,连线长度之和不能超过圈长的一半。

二、邮递路线 - 图2

例如,图 8-5(a)中,连虚线时在 KG 一段上发生重叠。根据原则(1), 应去掉重叠部分改成图 8-5(b)。但在(b)中,对于 BKJCB 这个圈来说, 增添的虚线长超过圈长的一半。根据原则(2),可以继续改进成(c)中增添虚线的情形,这是一种最好的增添虚线的方法。因此,最好的投递路线是ABCDE-FIFJCBKGFGHNA(参看图 8-6)

二、邮递路线 - 图3

例 4 图 8-7 表示某城市的街道图,九个区都是边长为 1 公里的正方形,现需设一牛奶站,希望找一最佳地址,要能使送奶车以最短路程跑遍城市的所有街道,然后返回奶站。如果小明把奶站选在 P 点,试问他选的地方对吗?送一遍奶所走的最短路程比该城市全部街道的总长长多少?

二、邮递路线 - 图4

分析与解:由于图 8-7 中有 8 个奇结点,所以必须重复走某些街道, 才能送遍全城回到奶站。根据例 3 中的两条原则,重复路线可添设如图 8-8。这样图中的结点全部为偶结点,说明奶站设在街道任何一处都一样。因此, 小明选在 P 点没有错。一次送遍全城回到奶站的最短路程应是 24+4=28(公里)比城市全部街道总长多 4 公里,多走城市街道总长的 16.7%。