题目介绍

这道题是 GATE-CS-2017（套装1）中的第 42 题。题目要求我们设计一个特定类型的计算机网络，具体要求如下：

• 网络拓扑结构为星型，拥有一个中心节点和多个外围节点
• 中心节点需要能够接收外围节点发送的数据，并将数据转发给指定的外围节点
• 在数据转发过程中需要进行路由选择，确保数据能够到达正确的目的地
• 外围节点可以是陆地节点或海底节点
• 海底节点连接在一个专用的海底电缆上，需要满足一定的带宽和容错要求

解题思路

为了实现这个计算机网络，我们可以按照以下步骤进行设计：

1. 定义节点类（Node）和网络类（Network），并为它们添加必要的属性和方法
2. 使用一定的算法实现路由选择功能，可以使用最短路径算法（例如 Dijkstra 算法）或基于距离向量的算法（例如 Bellman-Ford 算法）
3. 设计合适的数据包格式，确保数据包能够包含必要的信息，例如发送源、目的地、数据内容等
4. 实现数据发送、接收和转发等功能，其中转发功能需要使用路由选择算法确定数据包的下一跳节点
5. 对于海底节点，需要确保其满足带宽和容错要求，可以使用队列等机制实现流量控制和数据恢复功能

代码片段

以下是路由选择函数的示例代码，使用最短路径算法，返回最短路径距离和路径上的节点列表：

def shortest_path(src: Node, dest: Node, network: Network) -> Tuple[int, List[Node]]:
    dist = {node: float('inf') for node in network.nodes}
    dist[src] = 0
    prev = {node: None for node in network.nodes}
    visited = set()

    while len(visited) < len(network.nodes):
        min_node = min((node for node in network.nodes if node not in visited), key=lambda x: dist[x])
        visited.add(min_node)

        for neighbor, cost in network.edges[min_node]:
            alt = dist[min_node] + cost
            if alt < dist[neighbor]:
                dist[neighbor] = alt
                prev[neighbor] = min_node

    path = []
    node = dest
    while node is not None:
        path.append(node)
        node = prev[node]

    return dist[dest], list(reversed(path))

以上代码使用 Dijkstra 算法求解最短路径。其中，src 表示源节点，dest 表示目的地节点，network 表示网络对象。返回值为元组，第一个元素是最短路径距离，第二个元素是路径上的节点列表。