给我一个蚁群算法的实例和代码

时间: 2024-06-12 13:05:13 浏览: 17
以下是一个用蚁群算法解决旅行商问题的Python代码实例: ```python import random # 旅行商问题的距离矩阵 distance_matrix = [ [0, 10, 15, 20], [10, 0, 35, 25], [15, 35, 0, 30], [20, 25, 30, 0] ] # 蚂蚁数量 num_ants = 10 # 信息素挥发因子 evaporation_rate = 0.5 # 信息素增强因子 pheromone_factor = 0.5 # 最大迭代次数 max_iterations = 100 # 初始化信息素矩阵 pheromone_matrix = [[1 for j in range(4)] for i in range(4)] # 计算两个城市之间的距离 def distance(city1, city2): return distance_matrix[city1][city2] # 计算蚂蚁从起点到终点的路径长度 def path_length(path): length = 0 for i in range(len(path) - 1): length += distance(path[i], path[i+1]) return length # 更新信息素矩阵 def update_pheromone_matrix(paths): for i in range(4): for j in range(4): # 计算所有蚂蚁经过该路径的信息素总量 total_pheromone = sum([1/path_length(path) for path in paths if (i, j) in path]) # 更新信息素矩阵 pheromone_matrix[i][j] = (1 - evaporation_rate) * pheromone_matrix[i][j] + pheromone_factor * total_pheromone # 选择下一个城市 def select_next_city(current_city, unvisited_cities): # 如果只剩下一个未访问的城市,直接返回 if len(unvisited_cities) == 1: return unvisited_cities[0] # 计算每个城市的信息素和距离权重之和 weights = [(pheromone_matrix[current_city][city] ** 2) * (1/distance(current_city, city)) for city in unvisited_cities] # 根据权重随机选择下一个城市 total_weight = sum(weights) r = random.uniform(0, total_weight) cumulative_weight = 0 for i in range(len(weights)): cumulative_weight += weights[i] if cumulative_weight >= r: return unvisited_cities[i] # 蚂蚁类 class Ant: def __init__(self, start_city): self.path = [start_city] self.unvisited_cities = [i for i in range(4) if i != start_city] def choose_next_city(self): next_city = select_next_city(self.path[-1], self.unvisited_cities) self.path.append(next_city) self.unvisited_cities.remove(next_city) # 主函数 def main(): best_path = None best_length = float('inf') for iteration in range(max_iterations): paths = [] # 每个蚂蚁走一遍 for i in range(num_ants): ant = Ant(random.randint(0, 3)) while ant.unvisited_cities: ant.choose_next_city() paths.append(ant.path) # 更新信息素矩阵 update_pheromone_matrix(paths) # 找到最优解 for path in paths: length = path_length(path) if length < best_length: best_path = path best_length = length # 输出当前迭代的最优解 print('Iteration {}: Best length = {}'.format(iteration, best_length)) # 输出最终的最优解 print('Best path: {}'.format(best_path)) print('Best length: {}'.format(best_length)) if __name__ == '__main__': main() ``` 该代码使用了基本的蚁群算法框架,包括随机初始化信息素矩阵、每个蚂蚁走一遍、更新信息素矩阵、找到最优解等步骤。具体实现细节可以参考注释。

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