python遗传算法代码实现典型的物流配送问题

时间: 2023-08-07 22:36:39 浏览: 209
好的,下面是一个 Python 实现的遗传算法,用于解决典型的物流配送问题: ```python import random # 工地和料场的位置和需求量 locations = [{'name': 'A', 'x': 5, 'y': 1, 'demand': 5}, {'name': 'B', 'x': 2, 'y': 7, 'demand': 7}, {'name': 'C', 'x': 6, 'y': 6, 'demand': 8}, {'name': 'D', 'x': 1, 'y': 3, 'demand': 6}, {'name': 'E', 'x': 7, 'y': 2, 'demand': 3}, {'name': 'F', 'x': 2, 'y': 5, 'demand': 2}] # 料场的位置和储量 depots = [{'name': 'A', 'x': 5, 'y': 1, 'supply': 20}, {'name': 'B', 'x': 2, 'y': 7, 'supply': 20}] # 遗传算法参数 POP_SIZE = 100 # 种群大小 GENE_SIZE = len(locations) * len(depots) # 基因长度 CROSS_RATE = 0.8 # 交叉概率 MUTATION_RATE = 0.01 # 变异概率 N_GENERATIONS = 200 # 迭代次数 # 生成随机个体 def generate_individual(): individual = [] for i in range(GENE_SIZE): # 随机生成每个基因的值,即从一个节点到另一个节点运输的吨数 individual.append(random.randint(0, 20)) return individual # 计算个体的适应度 def calculate_fitness(individual): # 将个体的基因编码转换成矩阵形式,方便计算 matrix = [] for i in range(len(depots)): row = [] for j in range(len(locations)): row.append(individual[i * len(locations) + j]) matrix.append(row) # 计算每个工地的需求量和每个料场的供应量 demands = [loc['demand'] for loc in locations] supplies = [depot['supply'] for depot in depots] # 初始化每个节点的剩余需求量和供应量 remaining_demands = list(demands) remaining_supplies = list(supplies) # 计算每个节点之间的距离和运输量 total_distance = 0 for i in range(len(matrix)): for j in range(len(matrix[i])): distance = ((depots[i]['x'] - locations[j]['x']) ** 2 + (depots[i]['y'] - locations[j]['y']) ** 2) ** 0.5 total_distance += distance * matrix[i][j] remaining_demands[j] -= matrix[i][j] remaining_supplies[i] -= matrix[i][j] # 计算剩余供应量和需求量的总和 total_remaining_demand = sum([max(0, d) for d in remaining_demands]) total_remaining_supply = sum([max(0, s) for s in remaining_supplies]) # 计算适应度,即总吨千米数 fitness = total_distance + total_remaining_demand + total_remaining_supply return fitness # 选择操作 def selection(population): # 计算每个个体的适应度 fitnesses = [calculate_fitness(individual) for individual in population] # 选择适应度最高的前一半个体 sorted_population = [x for _, x in sorted(zip(fitnesses, population))] half = len(sorted_population) // 2 selected_population = sorted_population[:half] return selected_population # 交叉操作 def crossover(parent1, parent2): # 随机选择一个交叉点 crossover_point = random.randint(0, GENE_SIZE - 1) # 交叉操作 child1 = parent1[:crossover_point] + parent2[crossover_point:] child2 = parent2[:crossover_point] + parent1[crossover_point:] return child1, child2 # 变异操作 def mutation(individual): # 随机选择一个基因进行变异 mutation_point = random.randint(0, GENE_SIZE - 1) # 变异操作 individual[mutation_point] = random.randint(0, 20) return individual # 遗传算法主程序 def genetic_algorithm(): # 生成初始种群 population = [generate_individual() for _ in range(POP_SIZE)] # 迭代 N_GENERATIONS 次 for generation in range(N_GENERATIONS): print('Generation:', generation) # 选择操作 selected_population = selection(population) # 交叉操作 for i in range(0, len(selected_population), 2): parent1 = selected_population[i] parent2 = selected_population[i + 1] if random.random() < CROSS_RATE: child1, child2 = crossover(parent1, parent2) selected_population[i] = child1 selected_population[i + 1] = child2 # 变异操作 for i in range(len(selected_population)): if random.random() < MUTATION_RATE: selected_population[i] = mutation(selected_population[i]) # 生成新种群 new_population = selected_population + [generate_individual() for _ in range(POP_SIZE - len(selected_population))] # 更新种群 population = new_population # 选择适应度最高的个体 fitnesses = [calculate_fitness(individual) for individual in population] fittest_individual = population[fitnesses.index(min(fitnesses))] return fittest_individual # 测试 best_individual = genetic_algorithm() print('Best individual:', best_individual) ``` 在这个例子中,我们首先定义了工地和料场的位置、需求量、储量等参数。然后,我们定义了遗传算法的参数,如种群大小、基因长度等。接着,我们实现了生成随机个体、计算适应度、选择、交叉和变异等遗传算子,以及遗传算法的主程序。最后,我们通过调用主程序,得到最优解。 需要注意的是,由于 Python 的运行速度较慢,因此在处理大规模的问题时可能需要更长的运行时间。同时,由于遗传算法本身的随机性,可能会得到不同的结果。因此,在实际应用中,需要多次运行算法,取多次结果的平均值作为最终结果。

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