遗传 算法 旅行商问题 c++

时间: 2023-07-26 10:13:38 浏览: 72
旅行商问题是一个经典的组合优化问题,遗传算法是解决这个问题的一种常用方法。下面是一份使用C++实现遗传算法解决旅行商问题的示例代码: ``` #include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> #include <ctime> #include <cstdlib> using namespace std; const int CITY_NUM = 10; // 城市数量 const int POPULATION_SIZE = 100; // 种群数量 const int GENERATION_NUM = 500; // 迭代次数 const double CROSSOVER_PROBABILITY = 0.8; // 交叉概率 const double MUTATION_PROBABILITY = 0.2; // 变异概率 // 城市坐标结构体 struct City { double x; double y; }; // 生成随机种群 vector<vector<int> > generate_population(int population_size, int city_num) { vector<vector<int> > population(population_size); for (int i = 0; i < population_size; i++) { vector<int> chromosome(city_num); for (int j = 0; j < city_num; j++) { chromosome[j] = j; } random_shuffle(chromosome.begin(), chromosome.end()); population[i] = chromosome; } return population; } // 计算染色体的适应度 double fitness(vector<int> chromosome, vector<City> cities) { double distance = 0.0; for (int i = 0; i < chromosome.size() - 1; i++) { int city1 = chromosome[i]; int city2 = chromosome[i + 1]; distance += sqrt((cities[city1].x - cities[city2].x) * (cities[city1].x - cities[city2].x) + (cities[city1].y - cities[city2].y) * (cities[city1].y - cities[city2].y)); } distance += sqrt((cities[chromosome[chromosome.size() - 1]].x - cities[chromosome[0]].x) * (cities[chromosome[chromosome.size() - 1]].x - cities[chromosome[0]].x) + (cities[chromosome[chromosome.size() - 1]].y - cities[chromosome[0]].y) * (cities[chromosome[chromosome.size() - 1]].y - cities[chromosome[0]].y)); return 1.0 / distance; } // 选择操作 vector<vector<int> > selection(vector<vector<int> > population, vector<City> cities) { vector<vector<int> > new_population; double fitness_sum = 0.0; for (int i = 0; i < population.size(); i++) { fitness_sum += fitness(population[i], cities); } for (int i = 0; i < population.size(); i++) { double p = rand() / (double)RAND_MAX; double cumulative_probability = 0.0; for (int j = 0; j < population.size(); j++) { cumulative_probability += fitness(population[j], cities) / fitness_sum; if (p <= cumulative_probability) { new_population.push_back(population[j]); break; } } } return new_population; } // 交叉操作 vector<vector<int> > crossover(vector<vector<int> > population) { vector<vector<int> > new_population; for (int i = 0; i < population.size(); i += 2) { double p = rand() / (double)RAND_MAX; if (p <= CROSSOVER_PROBABILITY) { int pos1 = rand() % (population[i].size() - 1) + 1; int pos2 = rand() % (population[i].size() - pos1) + pos1 + 1; vector<int> child1, child2; child1.resize(population[i].size()); child2.resize(population[i].size()); for (int j = 0; j < pos1; j++) { child1[j] = population[i][j]; child2[j] = population[i + 1][j]; } for (int j = pos1; j < pos2; j++) { child1[j] = population[i + 1][j]; child2[j] = population[i][j]; } for (int j = pos2; j < population[i].size(); j++) { child1[j] = population[i][j]; child2[j] = population[i + 1][j]; } new_population.push_back(child1); new_population.push_back(child2); } else { new_population.push_back(population[i]); new_population.push_back(population[i + 1]); } } return new_population; } // 变异操作 vector<vector<int> > mutation(vector<vector<int> > population) { for (int i = 0; i < population.size(); i++) { double p = rand() / (double)RAND_MAX; if (p <= MUTATION_PROBABILITY) { int pos1 = rand() % (population[i].size() - 1) + 1; int pos2 = rand() % (population[i].size() - pos1) + pos1 + 1; reverse(population[i].begin() + pos1, population[i].begin() + pos2); } } return population; } // 主函数 int main() { srand((unsigned)time(NULL)); vector<City> cities(CITY_NUM); for (int i = 0; i < CITY_NUM; i++) { cities[i].x = rand() / (double)RAND_MAX; cities[i].y = rand() / (double)RAND_MAX; } vector<vector<int> > population = generate_population(POPULATION_SIZE, CITY_NUM); for (int i = 0; i < GENERATION_NUM; i++) { population = selection(population, cities); population = crossover(population); population = mutation(population); } double max_fitness = 0.0; int max_index = 0; for (int i = 0; i < population.size(); i++) { double f = fitness(population[i], cities); if (f > max_fitness) { max_fitness = f; max_index = i; } } cout << "The optimal solution is: "; for (int i = 0; i < population[max_index].size(); i++) { cout << population[max_index][i] << " "; } cout << endl; return 0; } ``` 这份代码使用遗传算法求解旅行商问题,其中包括随机种群生成、适应度计算、选择操作、交叉操作、变异操作等遗传算法的基本步骤。在主函数中,先随机生成一组城市坐标,然后生成随机种群,接着进行多轮迭代,最后输出最优解。

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