用遗传算法求解20个城市的旅行商问题的Matlab代码

时间: 2024-06-08 17:11:20 浏览: 163
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【路径规划-TSP问题】基于遗传算法求解旅行商问题附matlab代码.zip

以下是一个简单的遗传算法求解20个城市的旅行商问题的Matlab代码。其中约束条件为每个城市只能访问一次。 ``` % 20 City TSP using a Genetic Algorithm % Code by S. Shanmuganathan, 2005 % Modified by M. Omidvar, 2015 clear;clc; % Problem definition % n is the number of cities n = 20; % d is the distance matrix d = [0 83 93 133 128 77 74 47 39 136 63 52 80 67 93 2 37 107 42 32; 83 0 44 70 48 44 37 56 46 69 77 23 47 71 34 80 38 54 23 52; 93 44 0 79 35 51 52 57 66 25 94 67 38 71 11 72 14 70 36 38; 133 70 79 0 44 104 107 91 102 94 137 61 100 24 92 130 70 38 87 102; 128 48 35 44 0 80 86 57 74 29 107 50 20 61 29 76 12 91 38 14; 77 44 51 104 80 0 11 40 38 110 55 62 70 34 63 79 67 51 77 94; 74 37 52 107 86 11 0 32 25 105 46 56 66 26 56 72 60 46 67 83; 47 56 57 91 57 40 32 0 12 84 27 30 51 25 62 48 38 54 41 57; 39 46 66 102 74 38 25 12 0 96 35 43 62 23 53 47 35 44 53 69; 136 69 25 94 29 110 105 84 96 0 128 90 53 87 16 108 7 94 60 24; 63 77 94 137 107 55 46 27 35 128 0 89 102 54 85 18 81 94 72 90; 52 23 67 61 50 62 56 30 43 90 89 0 31 58 33 62 29 42 24; 80 47 38 100 20 70 66 51 62 53 102 31 0 49 40 87 22 71 19 8; 67 71 71 24 61 34 26 25 23 87 54 58 49 0 66 69 58 68 46 57; 93 34 11 92 29 63 56 62 53 16 85 33 40 66 0 95 31 62 29 25; 2 80 72 130 76 79 72 48 47 108 18 62 87 69 95 0 63 80 42 56; 37 38 14 70 12 67 60 38 35 7 81 29 22 58 31 63 0 57 25 34; 107 54 70 38 91 51 46 54 44 94 94 42 71 68 62 80 57 0 55 70; 42 23 36 87 38 77 67 41 53 60 72 24 19 46 29 42 25 55 0 17; 32 52 38 102 14 94 83 57 69 24 90 8 8 57 25 56 34 70 17 0]; % GA Parameters % Population size pop_size = 200; % Number of generations num_gen = 500; % Crossover probability p_cross = 0.8; % Mutation probability p_mut = 0.1; % Generate the initial population pop = zeros(pop_size,n); for i = 1:pop_size pop(i,:) = randperm(n); end % Main loop for gen = 1:num_gen % Evaluate the fitness of each individual fitness = zeros(pop_size,1); for i = 1:pop_size route = pop(i,:); dist = 0; for j = 1:n-1 dist = dist + d(route(j),route(j+1)); end dist = dist + d(route(n),route(1)); fitness(i) = 1/dist; end % Select the parents for crossover p = zeros(pop_size,1); for i = 1:pop_size p(i) = roulette_wheel(fitness); end % Perform crossover for i = 1:pop_size/2 if rand < p_cross child1 = zeros(1,n); child2 = zeros(1,n); % Select two random crossover points cp1 = randi(n-1); cp2 = randi([cp1+1,n]); % Copy the subroute between the crossover points child1(cp1:cp2) = pop(p(2*i-1),cp1:cp2); child2(cp1:cp2) = pop(p(2*i),cp1:cp2); % Fill in the remaining cities j = 1; k = 1; while j <= n && k <= n if j == cp1 j = cp2+1; end if k == cp1 k = cp2+1; end if ~ismember(pop(p(2*i),j),child1) child1(k) = pop(p(2*i),j); k = k + 1; end if ~ismember(pop(p(2*i-1),j),child2) child2(k) = pop(p(2*i-1),j); k = k + 1; end j = j + 1; end pop(2*i-1,:) = child1; pop(2*i,:) = child2; end end % Perform mutation for i = 1:pop_size if rand < p_mut % Select two random cities and swap them r1 = randi(n); r2 = randi(n); temp = pop(i,r1); pop(i,r1) = pop(i,r2); pop(i,r2) = temp; end end % Display the best route for each generation [best_fitness,best_index] = max(fitness); best_route = pop(best_index,:); fprintf('Generation %d: Best distance = %f\n',gen,1/best_fitness); end % Display the final best route fprintf('Final best distance = %f\n',1/best_fitness); fprintf('Best route: '); fprintf('%d ',best_route); fprintf('\n'); % Roulette wheel selection function function index = roulette_wheel(fitness) fitness_sum = sum(fitness); r = rand*fitness_sum; partial_sum = 0; for i = 1:length(fitness) partial_sum = partial_sum + fitness(i); if partial_sum >= r index = i; break; end end end ``` 该代码使用遗传算法来求解旅行商问题,其中距离矩阵为 $20\times 20$ 的矩阵,即有 $20$ 个城市。代码使用了常规的遗传算法操作,包括选择、交叉和变异。在每一代中,代码计算每个个体的适应度,并使用轮盘赌选择操作选择父代个体。然后,代码使用单点交叉生成新的子代个体,并使用随机交换变异操作改变某些子代个体的基因。最后,代码输出最佳路径。
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