c语言遗传算法解决旅行商问题

时间: 2024-01-16 13:04:37 浏览: 29
遗传算法是一种优化算法,可以用于解决旅行商问题。以下是C语言遗传算法解决旅行商问题的步骤: 1.初始化种群:生成一组随机的路径作为初始种群。 2.计算适应度:对于每个个体(路径),计算其总距离作为适应度。 3.选择操作:使用轮盘赌选择算法,根据适应度选择一些个体进行交叉互换和变异操作。 4.交叉互换:随机选择两个个体,选择一个交叉点,将两个个体在交叉点处交叉互换,生成两个新的个体。 5.变异操作:对于每个个体,以一定的概率进行变异操作,例如随机选择两个位置,将它们交换。 6.重复执行2-5步,直到达到预设的迭代次数或找到最优解。 以下是一个简单的C语言遗传算法解决旅行商问题的代码示例: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> #define CITY_NUM 10 // 城市数量 #define POP_SIZE 100 // 种群大小 #define ITER_NUM 1000 // 迭代次数 #define CROSS_RATE 0.8 // 交叉概率 #define MUTATE_RATE 0.1 // 变异概率 int g_Distance[CITY_NUM][CITY_NUM]; // 城市之间的距离矩阵 int g_Group[POP_SIZE][CITY_NUM]; // 种群 int g_Fitness[POP_SIZE]; // 适应度 // 计算两个城市之间的距离 int Distance(int city1, int city2) { return g_Distance[city1][city2]; } // 计算一条路径的总距离 int PathDistance(int path[]) { int distance = 0; for (int i = 0; i < CITY_NUM - 1; i++) { distance += Distance(path[i], path[i+1]); } distance += Distance(path[CITY_NUM-1], path[0]); return distance; } // 初始化种群 void InitGroup() { for (int i = 0; i < POP_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < CITY_NUM; j++) { g_Group[i][j] = j; } for (int j = 0; j < CITY_NUM; j++) { int k = rand() % CITY_NUM; int temp = g_Group[i][j]; g_Group[i][j] = g_Group[i][k]; g_Group[i][k] = temp; } g_Fitness[i] = PathDistance(g_Group[i]); } } // 选择操作 void Select() { int newGroup[POP_SIZE][CITY_NUM]; int newFitness[POP_SIZE]; int sumFitness = 0; for (int i = 0; i < POP_SIZE; i++) { sumFitness += g_Fitness[i]; } for (int i = 0; i < POP_SIZE; i++) { int r = rand() % sumFitness; int s = 0; for (int j = 0; j < POP_SIZE; j++) { s += g_Fitness[j]; if (s >= r) { for (int k = 0; k < CITY_NUM; k++) { newGroup[i][k] = g_Group[j][k]; } newFitness[i] = g_Fitness[j]; break; } } } for (int i = 0; i < POP_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < CITY_NUM; j++) { g_Group[i][j] = newGroup[i][j]; } g_Fitness[i] = newFitness[i]; } } // 交叉互换 void Cross() { for (int i = 0; i < POP_SIZE; i += 2) { if ((double)rand() / RAND_MAX < CROSS_RATE) { int sel1 = rand() % POP_SIZE; int sel2 = rand() % POP_SIZE; int pos1 = rand() % CITY_NUM; int pos2 = rand() % CITY_NUM; if (pos1 > pos2) { int temp = pos1; pos1 = pos2; pos2 = temp; } int child1[CITY_NUM]; int child2[CITY_NUM]; for (int j = 0; j < CITY_NUM; j++) { child1[j] = -1; child2[j] = -1; } for (int j = pos1; j <= pos2; j++) { child1[j] = g_Group[sel2][j]; child2[j] = g_Group[sel1][j]; } int k1 = pos2 + 1; int k2 = pos2 + 1; for (int j = 0; j < CITY_NUM; j++) { if (k1 == CITY_NUM) { k1 = 0; } if (k2 == CITY_NUM) { k2 = 0; } if (child1[k1] == -1) { int city = g_Group[sel1][j]; int flag = 0; for (int k = pos1; k <= pos2; k++) { if (city == child1[k]) { flag = 1; break; } } if (!flag) { child1[k1] = city; k1++; } } if (child2[k2] == -1) { int city = g_Group[sel2][j]; int flag = 0; for (int k = pos1; k <= pos2; k++) { if (city == child2[k]) { flag = 1; break; } } if (!flag) { child2[k2] = city; k2++; } } } for (int j = 0; j < CITY_NUM; j++) { g_Group[i][j] = child1[j]; g_Group[i+1][j] = child2[j]; } g_Fitness[i] = PathDistance(child1); g_Fitness[i+1] = PathDistance(child2); } } } // 变异操作 void Mutate() { for (int i = 0; i < POP_SIZE; i++) { if ((double)rand() / RAND_MAX < MUTATE_RATE) { int pos1 = rand() % CITY_NUM; int pos2 = rand() % CITY_NUM; int temp = g_Group[i][pos1]; g_Group[i][pos1] = g_Group[i][pos2]; g_Group[i][pos2] = temp; g_Fitness[i] = PathDistance(g_Group[i]); } } } // 打印最优解 void PrintBest() { int bestIndex = 0; for (int i = 1; i < POP_SIZE; i++) { if (g_Fitness[i] < g_Fitness[bestIndex]) { bestIndex = i; } } printf("Best path: "); for (int i = 0; i < CITY_NUM; i++) { printf("%d ", g_Group[bestIndex][i]); } printf("\nBest distance: %d\n", g_Fitness[bestIndex]); } int main() { srand((unsigned)time(NULL)); // 初始化距离矩阵 for (int i = 0; i < CITY_NUM; i++) { for (int j = 0; j < CITY_NUM; j++) { if (i == j) { g_Distance[i][j] = 0; } else { g_Distance[i][j] = rand() % 100 + 1; } } } // 初始化种群 InitGroup(); // 迭代 for (int i = 0; i < ITER_NUM; i++) { Select(); Cross(); Mutate(); } // 输出结果 PrintBest(); return 0; } ```

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