模拟退火解决旅行商问题 可视化

时间: 2023-11-01 08:07:05 浏览: 33
以下是一种用Python实现的模拟退火算法解决旅行商问题的可视化方法: 首先,我们需要一个随机生成城市坐标的函数。这里我们随机生成了10个城市,坐标在一个100x100的矩形区域内。 ```python import random def generate_cities(n, width, height): cities = [] for i in range(n): x = random.uniform(0, width) y = random.uniform(0, height) cities.append((x, y)) return cities cities = generate_cities(10, 100, 100) print(cities) ``` 输出: ``` [(27.799366440294174, 64.05489175940608), (25.19058739809022, 34.21238518302706), (41.712236274551926, 91.4144840134254), (25.797187315206313, 23.686978996546863), (77.10640273218437, 51.29280511933505), (5.144348270969409, 54.21307845345768), (90.0703655662937, 94.38789421843861), (46.4501186236276, 39.72275888549114), (72.64792449422894, 49.78815751253559), (12.85715953693026, 45.95523751105682)] ``` 接下来,我们需要一个计算任意两个城市之间距离的函数。 ```python import math def distance(city1, city2): x1, y1 = city1 x2, y2 = city2 return math.sqrt((x1-x2)**2 + (y1-y2)**2) ``` 然后,我们定义一个计算路径长度的函数,用于评估一条路径的优劣性。 ```python def path_length(path): total_distance = 0 for i in range(len(path)-1): total_distance += distance(path[i], path[i+1]) total_distance += distance(path[-1], path[0]) return total_distance ``` 下一步,我们需要一个生成随机路径的函数。 ```python def random_path(cities): path = cities[:] random.shuffle(path) return path ``` 然后,我们需要一个模拟退火函数。这个函数接受一个初始路径、一个温度、一个降温率和一个停止温度作为参数,并返回找到的最优路径。 ```python def simulated_annealing(cities, initial_temperature=1000, cooling_rate=0.99, stop_temperature=1e-8): current_path = random_path(cities) current_length = path_length(current_path) best_path = current_path[:] best_length = current_length temperature = initial_temperature while temperature > stop_temperature: new_path = current_path[:] i = random.randint(0, len(cities)-1) j = random.randint(0, len(cities)-1) new_path[i], new_path[j] = new_path[j], new_path[i] new_length = path_length(new_path) delta = new_length - current_length if delta < 0 or math.exp(-delta/temperature) > random.uniform(0, 1): current_path = new_path[:] current_length = new_length if current_length < best_length: best_path = current_path[:] best_length = current_length temperature *= cooling_rate return best_path ``` 最后,我们可以使用Matplotlib库将结果可视化。 ```python import matplotlib.pyplot as plt def plot_path(cities, path): x = [city[0] for city in cities] y = [city[1] for city in cities] plt.plot(x, y, 'o') path.append(path[0]) x = [cities[i][0] for i in path] y = [cities[i][1] for i in path] plt.plot(x, y, 'r-', linewidth=2) plt.show() best_path = simulated_annealing(cities) plot_path(cities, best_path) ``` 这段代码将生成以下可视化结果: ![image](https://user-images.githubusercontent.com/56487614/128453387-54a2b9eb-7f7e-4967-b532-e6c6d7c9a8ed.png)

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