大规模车辆路径问题算法及代码实现

时间: 2023-12-15 15:33:30 浏览: 35
大规模车辆路径问题是一个NP难问题,目前还没有找到一种能够在多项式时间内解决的算法。但是,有一些启发式算法可以用来近似求解该问题,例如遗传算法、模拟退火算法、禁忌搜索算法等。下面是一个使用遗传算法求解大规模车辆路径问题的Python代码示例: ```python import random # 车辆路径问题的遗传算法求解 class GA_TSP: def __init__(self, city_num, pop_size, pc, pm, max_iter): self.city_num = city_num # 城市数量 self.pop_size = pop_size # 种群大小 self.pc = pc # 交叉概率 self.pm = pm # 变异概率 self.max_iter = max_iter # 最大迭代次数 self.city_pos = [] # 城市坐标 self.pop = [] # 种群 self.fitness = [] # 适应度 self.best_path = [] # 最优路径 self.best_fitness = float('inf') # 最优适应度 # 初始化种群 def init_pop(self): for i in range(self.pop_size): path = list(range(self.city_num)) random.shuffle(path) self.pop.append(path) # 计算适应度 def calc_fitness(self, path): dist = 0 for i in range(self.city_num - 1): dist += ((self.city_pos[path[i]][0] - self.city_pos[path[i+1]][0])**2 + (self.city_pos[path[i]][1] - self.city_pos[path[i+1]][1])**2)**0.5 return 1 / dist # 选择操作 def selection(self): new_pop = [] for i in range(self.pop_size): idx1, idx2 = random.sample(range(self.pop_size), 2) if self.fitness[idx1] > self.fitness[idx2]: new_pop.append(self.pop[idx1]) else: new_pop.append(self.pop[idx2]) self.pop = new_pop # 交叉操作 def crossover(self): for i in range(0, self.pop_size, 2): if random.random() < self.pc: idx1, idx2 = random.sample(range(self.city_num), 2) if idx1 > idx2: idx1, idx2 = idx2, idx1 child1, child2 = [-1] * self.city_num, [-1] * self.city_num for j in range(idx1, idx2+1): child1[j] = self.pop[i+1][j] child2[j] = self.pop[i][j] idx = idx2 + 1 for j in range(self.city_num): if self.pop[i][j] not in child1: child1[idx] = self.pop[i][j] idx = (idx + 1) % self.city_num if self.pop[i+1][j] not in child2: child2[idx] = self.pop[i+1][j] idx = (idx + 1) % self.city_num self.pop[i], self.pop[i+1] = child1, child2 # 变异操作 def mutation(self): for i in range(self.pop_size): if random.random() < self.pm: idx1, idx2 = random.sample(range(self.city_num), 2) self.pop[i][idx1], self.pop[i][idx2] = self.pop[i][idx2], self.pop[i][idx1] # 迭代 def run(self): self.init_pop() for i in range(self.max_iter): self.fitness = [self.calc_fitness(path) for path in self.pop] best_idx = self.fitness.index(max(self.fitness)) if self.fitness[best_idx] > self.best_fitness: self.best_path = self.pop[best_idx] self.best_fitness = self.fitness[best_idx] self.selection() self.crossover() self.mutation() return self.best_path, self.best_fitness if __name__ == '__main__': city_num = 20 # 城市数量 pop_size = 100 # 种群大小 pc = 0.8 # 交叉概率 pm = 0.1 # 变异概率 max_iter = 1000 # 最大迭代次数 city_pos = [(random.random(), random.random()) for i in range(city_num)] # 随机生成城市坐标 ga_tsp = GA_TSP(city_num, pop_size, pc, pm, max_iter) ga_tsp.city_pos = city_pos best_path, best_fitness = ga_tsp.run() print('最优路径:', best_path) print('最优适应度:', best_fitness) ```

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