遗传算法配送网络优化代码

时间: 2024-04-08 16:26:11 浏览: 10
遗传算法是一种模拟自然进化过程的优化算法,它通过模拟遗传、变异和选择等操作来搜索最优解。在配送网络优化中,遗传算法可以用于解决配送路径规划、车辆调度等问题。 以下是一个简单的遗传算法配送网络优化的代码示例: ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> #include <random> // 定义一个配送点的结构体 struct DeliveryPoint { int id; int x; int y; }; // 计算两个配送点之间的距离 double calculateDistance(const DeliveryPoint& point1, const DeliveryPoint& point2) { int dx = point1.x - point2.x; int dy = point1.y - point2.y; return std::sqrt(dx*dx + dy*dy); } // 定义一个染色体(路径)的结构体 struct Chromosome { std::vector<int> genes; // 基因序列,表示配送点的访问顺序 double fitness; // 适应度,表示路径的优劣程度 }; // 生成初始种群 std::vector<Chromosome> generateInitialPopulation(int populationSize, int numDeliveryPoints) { std::vector<Chromosome> population(populationSize); for (int i = 0; i < populationSize; ++i) { population[i].genes.resize(numDeliveryPoints); for (int j = 0; j < numDeliveryPoints; ++j) { population[i].genes[j] = j; } std::random_shuffle(population[i].genes.begin(), population[i].genes.end()); } return population; } // 计算染色体的适应度 void calculateFitness(Chromosome& chromosome, const std::vector<DeliveryPoint>& deliveryPoints) { double totalDistance = 0.0; for (int i = 0; i < chromosome.genes.size() - 1; ++i) { int point1 = chromosome.genes[i]; int point2 = chromosome.genes[i + 1]; totalDistance += calculateDistance(deliveryPoints[point1], deliveryPoints[point2]); } chromosome.fitness = totalDistance; } // 选择操作,使用轮盘赌选择法 std::vector<Chromosome> selection(const std::vector<Chromosome>& population, int numSelections) { std::vector<Chromosome> selectedPopulation(numSelections); std::vector<double> fitnesses(population.size()); double totalFitness = 0.0; for (int i = 0; i < population.size(); ++i) { fitnesses[i] = 1.0 / population[i].fitness; // 适应度越小,距离越短,被选中的概率越大 totalFitness += fitnesses[i]; } std::random_device rd; std::mt19937 gen(rd()); std::uniform_real_distribution<> dis(0.0, totalFitness); for (int i = 0; i < numSelections; ++i) { double r = dis(gen); double sum = 0.0; for (int j = 0; j < population.size(); ++j) { sum += fitnesses[j]; if (sum >= r) { selectedPopulation[i] = population[j]; break; } } } return selectedPopulation; } // 交叉操作,使用部分映射交叉法 void crossover(Chromosome& chromosome1, Chromosome& chromosome2) { int size = chromosome1.genes.size(); std::random_device rd; std::mt19937 gen(rd()); std::uniform_int_distribution<> dis(0, size - 1); int point1 = dis(gen); int point2 = dis(gen); if (point1 > point2) { std::swap(point1, point2); } std::vector<int> mapping(size, -1); for (int i = point1; i <= point2; ++i) { chromosome1.genes[i] = chromosome2.genes[i]; mapping[chromosome2.genes[i]] = chromosome1.genes[i]; } for (int i = 0; i < size; ++i) { if (i >= point1 && i <= point2) { continue; } int gene = chromosome1.genes[i]; while (mapping[gene] != -1) { gene = mapping[gene]; } chromosome1.genes[i] = gene; } } // 变异操作,使用交换变异法 void mutation(Chromosome& chromosome, double mutationRate) { std::random_device rd; std::mt19937 gen(rd()); std::uniform_real_distribution<> dis(0.0, 1.0); for (int i = 0; i < chromosome.genes.size(); ++i) { if (dis(gen) < mutationRate) { std::uniform_int_distribution<> dis2(i + 1, chromosome.genes.size() - 1); int j = dis2(gen); std::swap(chromosome.genes[i], chromosome.genes[j]); } } } // 遗传算法主函数 std::vector<int> geneticAlgorithm(const std::vector<DeliveryPoint>& deliveryPoints, int populationSize, int numGenerations, double mutationRate) { int numDeliveryPoints = deliveryPoints.size(); std::vector<Chromosome> population = generateInitialPopulation(populationSize, numDeliveryPoints); for (int generation = 0; generation < numGenerations; ++generation) { for (int i = 0; i < populationSize; ++i) { calculateFitness(population[i], deliveryPoints); } std::sort(population.begin(), population.end(), [](const Chromosome& c1, const Chromosome& c2) { return c1.fitness < c2.fitness; }); std::vector<Chromosome> selectedPopulation = selection(population, populationSize / 2); for (int i = 0; i < populationSize / 2; ++i) { crossover(selectedPopulation[i * 2], selectedPopulation[i * 2 + 1]); } for (int i = 0; i < populationSize / 2; ++i) { mutation(selectedPopulation[i], mutationRate); } population = selectedPopulation; } return population[0].genes; } int main() { // 假设有5个配送点,坐标分别为(0, 0), (1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4) std::vector<DeliveryPoint> deliveryPoints = { {0, 0, 0}, {1, 1, 1}, {2, 2, 2}, {3, 3, 3}, {4, 4, 4} }; int populationSize = 100; int numGenerations = 100; double mutationRate = 0.01; std::vector<int> bestPath = geneticAlgorithm(deliveryPoints, populationSize, numGenerations, mutationRate); std::cout << "Best path: "; for (int i = 0; i < bestPath.size(); ++i) { std::cout << bestPath[i] << " "; } std::cout << std::endl; return 0; } ``` 这段代码实现了一个简单的遗传算法来优化配送网络中的路径。它首先生成一个初始种群,然后通过计算适应度、选择、交叉和变异等操作来不断优化种群,最终得到最优解。 请注意,这只是一个简单的示例代码,实际应用中可能需要根据具体问题进行修改和优化。另外,遗传算法的性能和结果可能会受到参数设置的影响,需要根据实际情况进行调整。

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