c++遗传算法求旅行商问题,要求经过所有的点最后回到起点,每个城市可拜访多次具体代码实现

时间: 2024-02-13 14:00:20 浏览: 58
好的,以下是一个 C++ 的遗传算法求解旅行商问题的示例代码,其中使用了交叉、变异等遗传算法的基本操作: ```c++ #include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> #include <random> using namespace std; //定义城市结构体,记录城市坐标和是否已访问 struct City { int x, y; bool visited; City(int x, int y) : x(x), y(y), visited(false) {} }; //计算两个城市之间的欧氏距离 double distance(City &a, City &b) { int dx = a.x - b.x, dy = a.y - b.y; return sqrt(dx * dx + dy * dy); } //定义一个旅行路线,即城市的访问顺序 struct Route { vector<int> cities; double length; Route(vector<int> cities) : cities(cities), length(0) { for (int i = 0; i < cities.size(); i++) { int j = (i + 1) % cities.size(); length += distance(cities[i], cities[j]); } } }; //定义一个遗传算法的类 class GeneticAlgorithm { private: int population_size; //种群大小 double mutation_rate; //变异率 int max_generation; //最大迭代次数 vector<City> cities; //城市列表 vector<Route> population; //种群 random_device rd; mt19937 gen; uniform_real_distribution<> dis; uniform_int_distribution<> dis_int; //初始化种群 void init_population() { population.clear(); for (int i = 0; i < population_size; i++) { vector<int> cities_index(cities.size()); for (int j = 0; j < cities.size(); j++) { cities_index[j] = j; } shuffle(cities_index.begin(), cities_index.end(), gen); population.push_back(Route(cities_index)); } } //选择操作,轮盘赌选择 Route select() { double sum = 0; for (Route &r : population) { sum += 1.0 / r.length; } double p = dis(gen) * sum; sum = 0; for (Route &r : population) { sum += 1.0 / r.length; if (sum >= p) { return r; } } return population.back(); } //交叉操作,选择两个个体,随机选择一个交叉点,交叉得到新个体 Route crossover(Route &a, Route &b) { int n = cities.size(); int c = dis_int(gen) % n; vector<int> cities_index(n, -1); for (int i = 0; i <= c; i++) { cities_index[a.cities[i]] = a.cities[i]; } int j = 0; for (int i = 0; i < n; i++) { if (cities_index[b.cities[i]] == -1) { while (cities_index[a.cities[j]] != -1) j++; cities_index[b.cities[i]] = a.cities[j++]; } } return Route(cities_index); } //变异操作,随机选择一个个体,随机交换两个城市的位置 void mutate() { int i = dis_int(gen) % population_size; Route &r = population[i]; if (dis(gen) < mutation_rate) { int a = dis_int(gen) % cities.size(); int b = dis_int(gen) % cities.size(); swap(r.cities[a], r.cities[b]); } } public: GeneticAlgorithm(int population_size, double mutation_rate, int max_generation, vector<City> cities) : population_size(population_size), mutation_rate(mutation_rate), max_generation(max_generation), cities(cities), gen(rd()), dis(0, 1), dis_int(0, INT_MAX) { init_population(); } //运行遗传算法,返回最优路线 Route run() { int generation = 0; while (generation < max_generation) { vector<Route> new_population(population_size); new_population[0] = *min_element(population.begin(), population.end(), [](const Route &a, const Route &b) { return a.length < b.length; }); for (int i = 1; i < population_size; i++) { Route a = select(), b = select(); new_population[i] = crossover(a, b); } population = new_population; mutate(); generation++; } return *min_element(population.begin(), population.end(), [](const Route &a, const Route &b) { return a.length < b.length; }); } }; int main() { vector<City> cities = { {0, 0}, {1, 2}, {3, 1}, {2, 3}, {4, 4} }; GeneticAlgorithm ga(100, 0.01, 1000, cities); Route r = ga.run(); for (int i : r.cities) { cout << i << " "; } cout << endl; cout << "Length: " << r.length << endl; return 0; } ``` 在实现中,我们首先定义了城市和路线的结构体,分别表示城市的坐标和访问顺序。然后定义了一个遗传算法的类,其中包含了种群初始化、选择、交叉、变异等基本操作,以及运行算法的函数。在主函数中,我们定义了一个城市列表并调用遗传算法求解最优路线。
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