给我一个蚁群算法代码案例

时间: 2024-06-09 14:04:49 浏览: 10
以下是一个简单的蚁群算法代码示例,用于解决旅行商问题(TSP): ``` import random # 定义TSP问题的距离矩阵 distance_matrix = [ [0, 10, 15, 20], [10, 0, 35, 25], [15, 35, 0, 30], [20, 25, 30, 0] ] # 定义蚂蚁的数量和迭代次数 num_ants = 5 num_iterations = 10 # 定义蚁群算法的参数 alpha = 1.0 beta = 2.0 rho = 0.5 # 初始化信息素矩阵 pheromone_matrix = [[1.0 for j in range(len(distance_matrix))] for i in range(len(distance_matrix))] # 定义计算下一个城市的函数 def select_next_city(current_city, available_cities): # 计算每个城市的概率 probabilities = [] total = 0.0 for city in available_cities: pheromone = pheromone_matrix[current_city][city] distance = distance_matrix[current_city][city] probability = pow(pheromone, alpha) * pow(1.0 / distance, beta) probabilities.append((city, probability)) total += probability # 根据概率选择下一个城市 probabilities.sort(key=lambda x: x[1], reverse=True) roulette_wheel = random.uniform(0, total) wheel_position = 0.0 for city, probability in probabilities: wheel_position += probability if wheel_position >= roulette_wheel: return city # 定义蚂蚁类 class Ant: def __init__(self, start_city): self.visited_cities = [start_city] self.current_city = start_city self.total_distance = 0.0 def move_to_next_city(self): available_cities = [i for i in range(len(distance_matrix)) if i not in self.visited_cities] next_city = select_next_city(self.current_city, available_cities) self.visited_cities.append(next_city) self.total_distance += distance_matrix[self.current_city][next_city] self.current_city = next_city def run(self): for i in range(len(distance_matrix) - 1): self.move_to_next_city() self.total_distance += distance_matrix[self.visited_cities[-1]][self.visited_cities[0]] # 迭代蚁群算法 best_distance = float('inf') best_solution = None for iteration in range(num_iterations): solutions = [] for ant in range(num_ants): start_city = random.randint(0, len(distance_matrix) - 1) ant = Ant(start_city) ant.run() solutions.append(ant) if ant.total_distance < best_distance: best_distance = ant.total_distance best_solution = ant.visited_cities # 更新信息素矩阵 delta_pheromone_matrix = [[0.0 for j in range(len(distance_matrix))] for i in range(len(distance_matrix))] for solution in solutions: for i in range(len(solution.visited_cities) - 1): current_city = solution.visited_cities[i] next_city = solution.visited_cities[i + 1] delta_pheromone_matrix[current_city][next_city] += 1.0 / solution.total_distance delta_pheromone_matrix[next_city][current_city] += 1.0 / solution.total_distance for i in range(len(distance_matrix)): for j in range(len(distance_matrix)): pheromone_matrix[i][j] = (1.0 - rho) * pheromone_matrix[i][j] + delta_pheromone_matrix[i][j] print(f"Best distance: {best_distance}") print(f"Best solution: {best_solution}") ``` 该代码中包含了以下步骤: 1. 定义TSP问题的距离矩阵。 2. 定义蚂蚁的数量和迭代次数。 3. 定义蚁群算法的参数。 4. 初始化信息素矩阵。 5. 定义计算下一个城市的函数。 6. 定义蚂蚁类,包含了选择下一个城市和计算总距离的方法。 7. 迭代蚁群算法,包括生成解、计算距离、更新信息素矩阵等步骤。 8. 输出最优解和最优距离。 这个示例代码可以解决一个小规模的TSP问题,你可以根据需要修改距离矩阵和参数来解决更大规模的问题。

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