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数学 · 图论中的网络

在加权网络中找有效率的路线

你会走出一条路线,却不确定它是不是最短的。

要找最短路线,就列出从起点到终点的所有路线,把权重加起来,选出总数最小的。在小型网络里,这张列表就是整个方法。

这一课接在分辨有向图、加权图和简单图之后,属于SPM数学网络一章。

怎样列出路线才不会漏?

从起点出发,沿着一条分支走到终点。然后退回最后一个有选择的地方,试下一条分支。

同一条路线里,不要两次经过同一个顶点。每条走完的路线,写成一串字母。

例子:五个站

站A至E之间有道路相连,路程(km)是:AB 4、AC 2、BC 1、BD 5、CD 8、CE 10、DE 2。求从A到E的最短路线。

路线 计算 总数(km)
A C E 2 + 10 12
A C D E 2 + 8 + 2 12
A C B D E 2 + 1 + 5 + 2 10
A B D E 4 + 5 + 2 11
A B C E 4 + 1 + 10 15
A B C D E 4 + 1 + 8 + 2 15
A B D C E 4 + 5 + 8 + 10 27

最短的路线是A C B D E,总数是10 km。

会丢分的错误

常见的失误,是选经过的站最少的路线。A C E只有两段路,却有12 km。A C B D E有四段路,反而更短。

错误做法 正确做法
选择 A C E A C B D E
理由 道路最少 总路程最小
总数 12 km 10 km

另一个失误,是找到第一条路线就停下来。比较之前,要把每条路线都写出来。

自我检测

顶点P、Q、R和S的边是PQ 3、PR 7、QR 2、QS 6和RS 3。求从P到S的最短路线。

Answer

P Q S:3 + 6 = 9。

P R S:7 + 3 = 10。

P Q R S:3 + 2 + 3 = 8。

P R Q S:7 + 2 + 6 = 15。

最短的路线是P Q R S,总数是8。

接下来学什么?

用网络练习测试四课的内容。每条路线的权重都要仔细相加,代数步骤修复训练器 (英文)可以练习这类计算步骤。把错误记进错题记录与试卷错误复盘。

如果想让老师检查你列出的路线,可以了解线上一对一数学补习。

常见问题

怎样在小型网络里找最短路线?

列出从起点到终点、而且不重复经过任何顶点的所有路线,把沿途的权重加起来,选出总数最小的一条。在小型网络里,这个方法一定行得通。

边最少的路线一定最短吗?

不一定。边多的路线,权重可能比较小,总数也就比较小。一定要把权重加起来,不能只数边。

这里的“有效率”是什么意思?

要看权重代表什么。权重是路程或时间,越小越好。题目会说明要的是最短路程、最少时间,还是最低费用。

过程怎么写?

把每条路线写成一串字母,下面写上相加的权重,再写出最短的路线和它的总数。过程就是把所有路线都列出来。

如果你找到一条路线就停下来,一对一数学课可以让老师看你怎样列举路线,并教你怎样确认没有漏掉任何一条。

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