tsp旅行商模拟退火算法python路径画图

时间: 2023-11-17 12:01:11 浏览: 36
TSP问题是指在给定的一些城市之间,求解访问每个城市一次并回到起始城市的最短路径。模拟退火算法是一种全局优化算法,可以用于求解TSP问题。下面是使用Python实现TSP问题模拟退火算法并画出路径图的步骤: 1. 安装必要的库:numpy、matplotlib和tqdm。 2. 定义TSP问题的距离矩阵,例如: ``` import numpy as np # 城市坐标 cities = np.array([[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], [60, 20], [120, 20], [160, 20]]) # 计算距离矩阵 n_cities = len(cities) dist_mat = np.zeros((n_cities, n_cities)) for i in range(n_cities): for j in range(i+1, n_cities): dist_mat[i][j] = dist_mat[j][i] = np.linalg.norm(cities[i]-cities[j]) ``` 3. 定义模拟退火算法的参数,例如: ``` # 初始温度 t = 1000 # 终止温度 t_min = 1e-8 # 降温速率 alpha = 0.999 # 迭代次数 n_iter = 10000 ``` 4. 定义模拟退火算法的主函数,例如: ``` def tsp_sa(dist_mat, t, t_min, alpha, n_iter): # 随机生成初始解 cur_solution = np.random.permutation(len(dist_mat)) cur_cost = get_cost(cur_solution, dist_mat) best_solution = cur_solution.copy() best_cost = cur_cost # 迭代 for i in tqdm(range(n_iter)): # 生成新解 new_solution = get_neighbor(cur_solution) new_cost = get_cost(new_solution, dist_mat) # 判断是否接受新解 delta_cost = new_cost - cur_cost if delta_cost < 0 or np.exp(-delta_cost/t) > np.random.rand(): cur_solution = new_solution.copy() cur_cost = new_cost if cur_cost < best_cost: best_solution = cur_solution.copy() best_cost = cur_cost # 降温 t *= alpha if t < t_min: break return best_solution, best_cost ``` 5. 定义计算路径长度的函数,例如: ``` def get_cost(solution, dist_mat): cost = 0 for i in range(len(solution)-1): cost += dist_mat[solution[i]][solution[i+1]] cost += dist_mat[solution[-1]][solution[0]] return cost ``` 6. 定义生成邻居解的函数,例如: ``` def get_neighbor(solution): i, j = np.random.choice(len(solution), 2, replace=False) new_solution = solution.copy() new_solution[i], new_solution[j] = new_solution[j], new_solution[i] return new_solution ``` 7. 调用主函数求解TSP问题并画出路径图,例如: ``` # 求解TSP问题 best_solution, best_cost = tsp_sa(dist_mat, t, t_min, alpha, n_iter) # 画出路径图 import matplotlib.pyplot as plt plt.scatter(cities[:,0], cities[:,1]) for i in range(len(best_solution)-1): plt.plot([cities[best_solution[i]][0], cities[best_solution[i+1]][0]], [cities[best_solution[i]][1], cities[best_solution[i+1]][1]], 'r') plt.plot([cities[best_solution[-1]][0], cities[best_solution[0]][0]], [cities[best_solution[-1]][1], cities[best_solution[0]][1]], 'r') plt.show() ``` 运行以上代码后,就可以得到TSP问题模拟退火算法的最优解和路径图。

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