完成实验4报告

Labs/Lab4/source/实验4_21281280_柯劲帆_物联网.md

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+<h1><center>实验报告</center></h1>
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+<div style="text-align: center;">
+    <div><span style="display: inline-block; width: 65px; text-align: center;">课程名称</span><span style="display: inline-block; width: 25px;">:</span><span style="display: inline-block; width: 320px; font-weight: bold; text-align: left;">计算机网络原理</span></div>
+    <div><span style="display: inline-block; width: 65px; text-align: center;">实验题目</span><span style="display: inline-block; width: 25px;">:</span><span style="display: inline-block; width: 320px; font-weight: bold; text-align: left;">编程实现路由算法</span></div>
+    <div><span style="display: inline-block; width: 65px; text-align: center;">学号</span><span style="display: inline-block; width: 25px;">:</span><span style="display: inline-block; width: 320px; font-weight: bold; text-align: left;">21281280</span></div>
+    <div><span style="display: inline-block; width: 65px; text-align: center;">姓名</span><span style="display: inline-block; width: 25px;">:</span><span style="display: inline-block; width: 320px; font-weight: bold; text-align: left;">柯劲帆</span></div>
+    <div><span style="display: inline-block; width: 65px; text-align: center;">班级</span><span style="display: inline-block; width: 25px;">:</span><span style="display: inline-block; width: 320px; font-weight: bold; text-align: left;">物联网2101班</span></div>
+    <div><span style="display: inline-block; width: 65px; text-align: center;">指导老师</span><span style="display: inline-block; width: 25px;">:</span><span style="display: inline-block; width: 320px; font-weight: bold; text-align: left;">常晓琳</span></div>
+    <div><span style="display: inline-block; width: 65px; text-align: center;">报告日期</span><span style="display: inline-block; width: 25px;">:</span><span style="display: inline-block; width: 320px; font-weight: bold; text-align: left;">2024年6月9日</span></div>
+</div>
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+---
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+# 目录
+
+[TOC]
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+# 1. 实验目的
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+运用各种编程语言实现基于 Dijkstra 算法的路由软件。
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+
+# 2. 实验环境
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+- **OS**：WSL2 (内核5.15.146.1-microsoft-standard-WSL2)
+  
+- **Python**：version 3.11.4
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+
+# 3. 实验过程
+
+## 3.1. 编写代码
+
+```python
+INF = float('inf')
+
+def Dijkstra(G, origin):
+    node_num = len(G)
+    vis = [False] * node_num
+    dis = [G[origin][node] for node in range(node_num)]
+    paths = [[]] * node_num
+    paths[origin].append(origin)
+    vis[origin] = True
+    last_point = origin
+    for i in range(node_num - 1):
+        min_dis = INF
+        for j in range(node_num):
+            if not vis[j] and dis[j] < min_dis:
+                min_dis = dis[j]
+                last_point = j
+        vis[last_point] = True
+        if i == 0:
+            paths[last_point] = paths[origin] + [last_point]
+        for k in range(node_num):
+            if G[last_point][k] < INF and dis[k] > dis[last_point] + G[last_point][k]:
+                dis[k] = dis[last_point] + G[last_point][k]
+                paths[k] = paths[last_point] + [k]
+
+    return dis, paths
+
+
+if __name__ == '__main__':
+    G = [[0, 1, 12, INF, INF, INF],
+         [INF, 0, 9, 3, INF, INF],
+         [INF, INF, 0, INF, 5, INF],
+         [INF, INF, 4, 0, 13, 15],
+         [INF, INF, INF, INF, 0, 4],
+         [INF, INF, INF, INF, INF, 0]]
+    origin = 0
+    dis, paths = Dijkstra(G, origin)
+    for i in range(len(G)):
+        print(f"{origin} to {i}", "path:", paths[i], f"distance: {dis[i]}")
+```
+
+## 3.2. 运行代码
+
+```sh
+$ python main.py 
+0 to 0 path: [0] distance: 0
+0 to 1 path: [0, 1] distance: 1
+0 to 2 path: [0, 1, 3, 2] distance: 8
+0 to 3 path: [0, 1, 3] distance: 4
+0 to 4 path: [0, 1, 3, 2, 4] distance: 13
+0 to 5 path: [0, 1, 3, 2, 4, 5] distance: 17
+```
+
+代码能够正确求出最短路径和路径长度。
+
+
+
+# 4. 总结和感想
+
+在本次实验中，我通过编程实现了 Dijkstra 算法，用于计算加权图中各节点之间的最短路径。在整个实验过程中，我深入理解了 Dijkstra 算法的核心思想及其在路由算法中的应用。
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+通过实现 Dijkstra 算法，我对其逐步选取未访问节点中距离最短的节点，并更新周围节点的最短路径的过程有了更深的理解。Dijkstra 算法在处理图中非负权重路径问题时非常高效，能够在多种网络环境下应用。
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+在实现过程中，我使用 Python 编写了 Dijkstra 算法，并成功运行程序验证了结果的正确性。代码清晰地展示了算法从初始节点出发，通过不断更新距离数组和路径数组来寻找最短路径的过程。
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+通过本次实验，我深刻体会到 Dijkstra 算法在计算机网络中的重要性。路由算法是网络通信的核心之一，能够高效找到最短路径对于提升网络性能至关重要。
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+在实验过程中，我意识到代码的优化和效率提升的重要性。尽管 Dijkstra 算法在小规模网络中表现良好，但在大规模网络中，如何进一步优化算法和提高效率是一个值得深入研究的课题。
+
+本次实验不仅增强了我对算法的理解，也提升了我的编程能力。在未来的学习和工作中，我会继续通过实践和动手编程来巩固理论知识，提升实际解决问题的能力。