在python中用遗传算法求解传教士和野人渡河问题

时间: 2023-09-22 15:15:25 浏览: 51
传教士和野人渡河问题是一个经典的人工智能问题,可以用遗传算法来求解。下面是一个简单的 Python 实现: 首先,我们需要定义问题的状态和操作。在这个问题中,状态包括当前河岸上的传教士和野人数量,以及船只的位置;操作包括将传教士或野人从一个河岸移动到另一个河岸。 ```python import random class State: def __init__(self, left_m, left_c, right_m, right_c, boat): self.left_m = left_m # 左岸传教士数量 self.left_c = left_c # 左岸野人数量 self.right_m = right_m # 右岸传教士数量 self.right_c = right_c # 右岸野人数量 self.boat = boat # 船只位置:0 表示在左岸,1 表示在右岸 def is_valid(self): if self.left_m < 0 or self.left_c < 0 or self.right_m < 0 or self.right_c < 0: return False if self.left_m > 0 and self.left_m < self.left_c: return False if self.right_m > 0 and self.right_m < self.right_c: return False return True def move(self, m, c): if self.boat == 0: return State(self.left_m - m, self.left_c - c, self.right_m + m, self.right_c + c, 1) else: return State(self.left_m + m, self.left_c + c, self.right_m - m, self.right_c - c, 0) def __str__(self): return f"({self.left_m}, {self.left_c}, {self.right_m}, {self.right_c}, {self.boat})" ``` 接下来,我们需要定义遗传算法的种群和适应度函数。在这个问题中,一个个体就是一系列操作序列,我们通过随机生成一些操作序列来初始化种群。适应度函数就是求解这个操作序列所对应的最短路径长度。 ```python POPULATION_SIZE = 100 NUM_GENERATIONS = 1000 def generate_population(): return [[random.randint(0, 2), random.randint(0, 2)] for _ in range(POPULATION_SIZE)] def fitness(individual): state = State(3, 3, 0, 0, 0) path_length = 0 for action in individual: new_state = state.move(*action) if new_state.is_valid(): state = new_state path_length += 1 else: path_length += 10 # 惩罚非法状态 return 1 / (path_length + 1) ``` 最后,我们可以运行遗传算法来求解最短路径: ```python def evolve(): population = generate_population() for generation in range(NUM_GENERATIONS): fitnesses = [fitness(individual) for individual in population] print(f"Generation {generation}: best fitness = {max(fitnesses)}") # 选择 selected_indices = random.choices(range(POPULATION_SIZE), weights=fitnesses, k=POPULATION_SIZE) # 交叉 offspring = [] for i in range(0, POPULATION_SIZE, 2): parent1 = population[selected_indices[i]] parent2 = population[selected_indices[i + 1]] child1 = [parent1[0], parent2[1]] child2 = [parent2[0], parent1[1]] offspring.extend([child1, child2]) # 变异 for i in range(POPULATION_SIZE): if random.random() < 0.1: offspring[i][0] = random.randint(0, 2) if random.random() < 0.1: offspring[i][1] = random.randint(0, 2) population = offspring best_individual = max(population, key=fitness) print(f"Best individual: {best_individual}, fitness = {fitness(best_individual)}") ``` 这个遗传算法的实现非常简单,可以通过增加种群大小和迭代次数来提高求解的精度。

相关推荐

最新推荐

recommend-type

Python基于Floyd算法求解最短路径距离问题实例详解

主要介绍了Python基于Floyd算法求解最短路径距离问题,结合完整实例形式详细分析了Python使用Floyd算法求解最短路径距离问题的相关操作技巧与注意事项,需要的朋友可以参考下
recommend-type

python 遗传算法求函数极值的实现代码

今天小编就为大家分享一篇python 遗传算法求函数极值的实现代码,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。一起跟随小编过来看看吧
recommend-type

详解用python实现简单的遗传算法

主要介绍了详解用python实现简单的遗传算法,小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
recommend-type

浅谈Python实现贪心算法与活动安排问题

本篇文章主要介绍了浅谈Python实现贪心算法与活动安排问题,小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
recommend-type

Python解决走迷宫问题算法示例

主要介绍了Python解决走迷宫问题算法,结合实例形式分析了Python基于二维数组的深度优先遍历算法解决走迷宫问题相关操作技巧,需要的朋友可以参考下
recommend-type

zigbee-cluster-library-specification

最新的zigbee-cluster-library-specification说明文档。
recommend-type

管理建模和仿真的文件

管理Boualem Benatallah引用此版本:布阿利姆·贝纳塔拉。管理建模和仿真。约瑟夫-傅立叶大学-格勒诺布尔第一大学,1996年。法语。NNT:电话:00345357HAL ID:电话:00345357https://theses.hal.science/tel-003453572008年12月9日提交HAL是一个多学科的开放存取档案馆,用于存放和传播科学研究论文,无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构,也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire
recommend-type

实现实时数据湖架构:Kafka与Hive集成

![实现实时数据湖架构:Kafka与Hive集成](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/10eb2e6972b3b6086286fc64c0b3ee41.jpeg) # 1. 实时数据湖架构概述** 实时数据湖是一种现代数据管理架构,它允许企业以低延迟的方式收集、存储和处理大量数据。与传统数据仓库不同,实时数据湖不依赖于预先定义的模式,而是采用灵活的架构,可以处理各种数据类型和格式。这种架构为企业提供了以下优势: - **实时洞察:**实时数据湖允许企业访问最新的数据,从而做出更明智的决策。 - **数据民主化:**实时数据湖使各种利益相关者都可
recommend-type

解释minorization-maximization (MM) algorithm,并给出matlab代码编写的例子

Minorization-maximization (MM) algorithm是一种常用的优化算法,用于求解非凸问题或含有约束的优化问题。该算法的基本思想是通过构造一个凸下界函数来逼近原问题,然后通过求解凸下界函数的最优解来逼近原问题的最优解。具体步骤如下: 1. 初始化参数 $\theta_0$,设 $k=0$; 2. 构造一个凸下界函数 $Q(\theta|\theta_k)$,使其满足 $Q(\theta_k|\theta_k)=f(\theta_k)$; 3. 求解 $Q(\theta|\theta_k)$ 的最优值 $\theta_{k+1}=\arg\min_\theta Q(
recommend-type

JSBSim Reference Manual

JSBSim参考手册,其中包含JSBSim简介,JSBSim配置文件xml的编写语法,编程手册以及一些应用实例等。其中有部分内容还没有写完,估计有生之年很难看到完整版了,但是内容还是很有参考价值的。