遗传算法解决tsp问题java

时间: 2023-07-28 12:07:47 浏览: 53
好的,遗传算法可以用于TSP问题的求解。下面是一个简单的Java实现,供您参考: ```java import java.util.*; public class TSPGeneticAlgorithm { private int populationSize; private double mutationRate; private double crossoverRate; private int elitismCount; public TSPGeneticAlgorithm(int populationSize, double mutationRate, double crossoverRate, int elitismCount) { this.populationSize = populationSize; this.mutationRate = mutationRate; this.crossoverRate = crossoverRate; this.elitismCount = elitismCount; } public List<TSPChromosome> evolvePopulation(List<TSPChromosome> population) { List<TSPChromosome> newPopulation = new ArrayList<>(); // Sort population by fitness population.sort(Comparator.comparingDouble(TSPChromosome::getFitness)); // Apply elitism for (int i = 0; i < elitismCount; i++) { newPopulation.add(population.get(i)); } // Crossover for (int i = elitismCount; i < populationSize; i++) { TSPChromosome parent1 = selectParent(population); TSPChromosome parent2 = selectParent(population); TSPChromosome child = crossover(parent1, parent2); newPopulation.add(child); } // Mutation for (int i = elitismCount; i < populationSize; i++) { mutate(newPopulation.get(i)); } return newPopulation; } private TSPChromosome selectParent(List<TSPChromosome> population) { int index = (int) (Math.random() * population.size()); return population.get(index); } private TSPChromosome crossover(TSPChromosome parent1, TSPChromosome parent2) { TSPChromosome child = new TSPChromosome(parent1.getCities().size()); int startPos = (int) (Math.random() * parent1.getCities().size()); int endPos = (int) (Math.random() * parent1.getCities().size()); for (int i = 0; i < child.getCities().size(); i++) { if (startPos < endPos && i > startPos && i < endPos) { child.setCity(i, parent1.getCity(i)); } else if (startPos > endPos) { if (!(i < startPos && i > endPos)) { child.setCity(i, parent1.getCity(i)); } } } for (int i = 0; i < parent2.getCities().size(); i++) { if (!child.containsCity(parent2.getCity(i))) { for (int j = 0; j < child.getCities().size(); j++) { if (child.getCity(j) == null) { child.setCity(j, parent2.getCity(i)); break; } } } } return child; } private void mutate(TSPChromosome chromosome) { for (int i = 0; i < chromosome.getCities().size(); i++) { if (Math.random() < mutationRate) { int j = (int) (Math.random() * chromosome.getCities().size()); City city1 = chromosome.getCity(i); City city2 = chromosome.getCity(j); chromosome.setCity(i, city2); chromosome.setCity(j, city1); } } } } ``` 在上面的代码中,TSPChromosome类表示染色体,其中包含了一组城市的顺序,计算染色体的适应度(即路径长度),以及获取和设置城市的方法。City类表示一个城市,其中包含了城市的名称、经度和纬度。这两个类的代码如下: ```java public class TSPChromosome { private List<City> cities; private double fitness; public TSPChromosome(int size) { cities = new ArrayList<>(size); for (int i = 0; i < size; i++) { cities.add(null); } } public TSPChromosome(List<City> cities) { this.cities = cities; } public List<City> getCities() { return cities; } public void setCity(int index, City city) { cities.set(index, city); } public City getCity(int index) { return cities.get(index); } public double getFitness() { if (fitness == 0) { fitness = 1 / calculateDistance(); } return fitness; } private double calculateDistance() { double distance = 0; for (int i = 0; i < cities.size(); i++) { City fromCity = getCity(i); City toCity; if (i + 1 < cities.size()) { toCity = getCity(i + 1); } else { toCity = getCity(0); } distance += fromCity.distanceTo(toCity); } return distance; } public boolean containsCity(City city) { return cities.contains(city); } } public class City { private String name; private double longitude; private double latitude; public City(String name, double longitude, double latitude) { this.name = name; this.longitude = longitude; this.latitude = latitude; } public String getName() { return name; } public double getLongitude() { return longitude; } public double getLatitude() { return latitude; } public double distanceTo(City other) { double theta = longitude - other.getLongitude(); double dist = Math.sin(Math.toRadians(latitude)) * Math.sin(Math.toRadians(other.getLatitude())) + Math.cos(Math.toRadians(latitude)) * Math.cos(Math.toRadians(other.getLatitude())) * Math.cos(Math.toRadians(theta)); dist = Math.acos(dist); dist = Math.toDegrees(dist); dist = dist * 60 * 1.1515; return dist; } } ``` 在主函数中,可以使用以下代码来调用遗传算法: ```java public static void main(String[] args) { List<City> cities = new ArrayList<>(); cities.add(new City("New York", -74.0059413, 40.7127837)); cities.add(new City("Los Angeles", -118.2436849, 34.0522342)); cities.add(new City("Chicago", -87.6297982, 41.8781136)); cities.add(new City("Houston", -95.3698028, 29.7604267)); cities.add(new City("Philadelphia", -75.1652215, 39.9525839)); cities.add(new City("Phoenix", -112.0740373, 33.4483771)); cities.add(new City("San Antonio", -98.4936282, 29.4241219)); cities.add(new City("San Diego", -117.1610838, 32.715738)); cities.add(new City("Dallas", -96.7969879, 32.7766642)); cities.add(new City("San Jose", -121.8863286, 37.3382082)); List<TSPChromosome> population = new ArrayList<>(100); for (int i = 0; i < 100; i++) { TSPChromosome chromosome = new TSPChromosome(new ArrayList<>(cities)); Collections.shuffle(chromosome.getCities()); population.add(chromosome); } TSPGeneticAlgorithm ga = new TSPGeneticAlgorithm(100, 0.01, 0.95, 5); for (int i = 0; i < 1000; i++) { population = ga.evolvePopulation(population); System.out.println(population.get(0).getFitness()); } System.out.println(population.get(0).getCities()); } ``` 在上面的代码中,首先定义了一组城市,然后生成了一个包含100个随机染色体的初始种群。接下来,使用TSPGeneticAlgorithm类的evolvePopulation方法对种群进行进化,并输出每一代的最优染色体的适应度。最后,输出最优染色体的顺序。

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