tsp旅行商问题遗传算法

时间: 2023-12-18 07:29:09 浏览: 37
TSP问题是一个经典的组合优化问题,遗传算法是其中一种求解TSP问题的启发式算法。下面是遗传算法求解TSP问题的步骤: 1. 初始化种群:随机生成一定数量的路径作为初始种群。 2. 适应度函数:计算每个个体的适应度,即路径的总长度。 3. 选择操作:根据适应度函数选择优秀的个体,用于产生下一代种群。 4. 交叉操作:从父代中选择两个个体,通过交叉操作产生两个子代。 5. 变异操作:对子代进行变异操作,增加种群的多样性。 6. 更新种群:用新的个体替换旧的个体,产生下一代种群。 7. 终止条件:达到预设的迭代次数或者找到最优解时终止算法。 下面是一个Python实现的遗传算法求解TSP问题的例子: ```python import random # 城市坐标 city_pos = [(60, 200), (180, 200), (80, 180), (140, 180), (20, 160), (100, 160), (200, 160), (140, 140), (40, 120), (100, 120), (180, 100), (60, 80), (120, 80), (180, 60), (20, 40), (100, 40), (200, 40), (20, 20), (60, 20), (160, 20)] # 计算两个城市之间的距离 def distance(city1, city2): return ((city1[0] - city2[0]) ** 2 + (city1[1] - city2[1]) ** 2) ** 0.5 # 计算路径长度 def path_length(path): length = 0 for i in range(len(path) - 1): length += distance(city_pos[path[i]], city_pos[path[i+1]]) length += distance(city_pos[path[-1]], city_pos[path[0]]) return length # 初始化种群 def init_population(pop_size, city_num): population = [] for i in range(pop_size): path = list(range(city_num)) random.shuffle(path) population.append(path) return population # 选择操作 def selection(population, fitness): fitness_sum = sum(fitness) probability = [f/fitness_sum for f in fitness] cum_probability = [sum(probability[:i+1]) for i in range(len(probability))] new_population = [] for i in range(len(population)): r = random.random() for j in range(len(cum_probability)): if r < cum_probability[j]: new_population.append(population[j]) break return new_population # 交叉操作 def crossover(parent1, parent2): child1, child2 = parent1.copy(), parent2.copy() start, end = sorted([random.randint(0, len(parent1)-1) for _ in range(2)]) for i in range(start, end+1): child1[i], child2[i] = child2[i], child1[i] return child1, child2 # 变异操作 def mutation(path): i, j = sorted([random.randint(0, len(path)-1) for _ in range(2)]) path[i:j+1] = reversed(path[i:j+1]) return path # 遗传算法求解TSP问题 def tsp_ga(city_pos, pop_size=100, max_iter=1000): city_num = len(city_pos) population = init_population(pop_size, city_num) best_path, best_length = None, float('inf') for i in range(max_iter): fitness = [1/path_length(path) for path in population] best_index = fitness.index(max(fitness)) if path_length(population[best_index]) < best_length: best_path = population[best_index] best_length = path_length(best_path) new_population = [population[best_index]] while len(new_population) < pop_size: parent1, parent2 = random.choices(population, weights=fitness, k=2) child1, child2 = crossover(parent1, parent2) child1 = mutation(child1) if random.random() < 0.1 else child1 child2 = mutation(child2) if random.random() < 0.1 else child2 new_population.extend([child1, child2]) population = selection(new_population, fitness) return best_path, best_length # 测试 best_path, best_length = tsp_ga(city_pos) print('最短路径:', best_path) print('路径长度:', best_length) ```

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