粒子群遗传算法代码用于优化交通列车时刻表

时间: 2023-09-06 11:14:21 浏览: 54
以下是基于粒子群遗传算法的交通列车时刻表优化代码示例: ```python import random import numpy as np # 定义常量 POP_SIZE = 100 # 种群大小 DNA_SIZE = 24 # DNA长度 CROSS_RATE = 0.8 # 交叉率 MUTATION_RATE = 0.05 # 变异率 N_GENERATIONS = 1000 # 迭代次数 N_PARTICLES = 20 # 粒子数 N_ITERATIONS = 20 # 迭代次数 # 生成随机时刻表 def generate_schedule(dna_size): return [random.randint(0, 23) for _ in range(dna_size)] # 计算适应度函数 def fitness(schedule): # 计算列车之间的平均时间间隔 diffs = [schedule[i+1]-schedule[i] for i in range(len(schedule)-1)] avg_diff = np.mean(diffs) return 1 / avg_diff # 基因重组 def crossover(parent, pop, cross_rate): if np.random.rand() < cross_rate: i_ = np.random.randint(POP_SIZE, size=1) cross_points = np.random.randint(0, 2, DNA_SIZE).astype(np.bool) parent[cross_points] = pop[i_, cross_points] return parent # 基因突变 def mutate(child, mutation_rate): for point in range(DNA_SIZE): if np.random.rand() < mutation_rate: child[point] = np.random.randint(0, 24) return child # 粒子初始化 def particle_initialize(dna_size): return np.array([generate_schedule(dna_size) for _ in range(N_PARTICLES)]) # 粒子适应度计算 def particle_fitness(particles): fitnesses = np.array([fitness(p) for p in particles]) return fitnesses # 粒子最优适应度及最优解更新 def particle_update(particles, fitnesses, best_particle, best_fitness): # 找到当前粒子群中最优的适应度和对应的粒子 max_fitness_index = np.argmax(fitnesses) if fitnesses[max_fitness_index] > best_fitness: best_fitness = fitnesses[max_fitness_index] best_particle = particles[max_fitness_index] return best_particle, best_fitness # 粒子群算法 def particle_swarm_optimization(dna_size): # 初始化粒子群及其适应度 particles = particle_initialize(dna_size) fitnesses = particle_fitness(particles) # 初始化最优解及其适应度 best_particle = particles[0] best_fitness = fitnesses[0] # 迭代寻找最优解 for i in range(N_ITERATIONS): # 粒子更新 for j in range(N_PARTICLES): particles[j] = crossover(particles[j], particles, CROSS_RATE) particles[j] = mutate(particles[j], MUTATION_RATE) # 计算适应度 fitnesses = particle_fitness(particles) # 更新最优解 best_particle, best_fitness = particle_update(particles, fitnesses, best_particle, best_fitness) return best_particle # 测试 best_schedule = particle_swarm_optimization(DNA_SIZE) print(f'最优时刻表: {best_schedule}') print(f'最优适应度: {fitness(best_schedule)}') ``` 该代码使用粒子群遗传算法来寻找最优的交通列车时刻表。在初始化时,首先生成一个包含多个粒子(即多个随机时刻表)的粒子群,并计算每个粒子的适应度(即该时刻表的列车之间的平均时间间隔)。随后,使用交叉和变异操作来更新每个粒子,并再次计算每个粒子的适应度。在多次迭代后,最终找到具有最优适应度的粒子,即最优的交通列车时刻表。

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