用c语言写遗传算法求tsp问题

时间: 2024-03-10 17:50:52 浏览: 30
以下是使用C语言实现遗传算法求解TSP问题的基本步骤: 1. 定义城市距离矩阵 ```c #define CITY_NUM 10 // 城市数量 int distance[CITY_NUM][CITY_NUM] = { {0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90}, {10, 0, 15, 25, 35, 45, 55, 65, 75, 85}, {20, 15, 0, 10, 50, 60, 70, 80, 90, 100}, {30, 25, 10, 0, 40, 50, 60, 70, 80, 90}, {40, 35, 50, 40, 0, 20, 30, 70, 80, 90}, {50, 45, 60, 50, 20, 0, 15, 65, 75, 85}, {60, 55, 70, 60, 30, 15, 0, 60, 70, 80}, {70, 65, 80, 70, 70, 65, 60, 0, 20, 30}, {80, 75, 90, 80, 80, 75, 70, 20, 0, 10}, {90, 85, 100, 90, 90, 85, 80, 30, 10, 0} }; ``` 2. 定义个体结构体和种群结构体 ```c #define POPULATION_SIZE 100 // 种群大小 #define CHROMOSOME_LENGTH CITY_NUM // 基因长度 struct chromosome { int genes[CHROMOSOME_LENGTH]; // 基因序列 int fitness; // 适应度值 }; struct population { struct chromosome individuals[POPULATION_SIZE]; // 个体数组 int generation; // 当前代数 }; ``` 3. 初始化个体和种群 ```c void initialize_chromosome(struct chromosome *c) { int i, j; for (i = 0; i < CHROMOSOME_LENGTH; i++) { c->genes[i] = i; } for (i = CHROMOSOME_LENGTH - 1; i >= 1; i--) { j = rand() % (i + 1); swap(&c->genes[i], &c->genes[j]); } c->fitness = 0; } void initialize_population(struct population *p) { int i; for (i = 0; i < POPULATION_SIZE; i++) { initialize_chromosome(&p->individuals[i]); } p->generation = 0; } ``` 4. 计算个体适应度值 ```c int calculate_fitness(int *genes) { int i, fitness = 0; for (i = 0; i < CHROMOSOME_LENGTH - 1; i++) { fitness += distance[genes[i]][genes[i+1]]; } fitness += distance[genes[CHROMOSOME_LENGTH-1]][genes[0]]; return fitness; } void calculate_chromosome_fitness(struct chromosome *c) { c->fitness = calculate_fitness(c->genes); } void calculate_population_fitness(struct population *p) { int i; for (i = 0; i < POPULATION_SIZE; i++) { calculate_chromosome_fitness(&p->individuals[i]); } } ``` 5. 选择操作 ```c void selection(struct population *p, struct chromosome *parents) { int i, j, index1, index2; for (i = 0; i < 2; i++) { index1 = rand() % POPULATION_SIZE; index2 = rand() % POPULATION_SIZE; if (p->individuals[index1].fitness < p->individuals[index2].fitness) { parents[i] = p->individuals[index1]; } else { parents[i] = p->individuals[index2]; } } } ``` 6. 交叉操作 ```c void crossover(struct chromosome *parent1, struct chromosome *parent2, struct chromosome *child) { int i, j, k, start, end; start = rand() % CHROMOSOME_LENGTH; end = rand() % CHROMOSOME_LENGTH; if (start > end) { swap(&start, &end); } for (i = 0; i < CHROMOSOME_LENGTH; i++) { child->genes[i] = -1; } for (i = start; i <= end; i++) { child->genes[i] = parent1->genes[i]; } k = 0; for (i = 0; i < CHROMOSOME_LENGTH; i++) { if (child->genes[i] == -1) { while (k < CHROMOSOME_LENGTH) { for (j = 0; j <= end - start; j++) { if (parent2->genes[k] == child->genes[j+start]) { break; } } if (j > end - start) { child->genes[i] = parent2->genes[k]; k++; break; } k++; } } } } ``` 7. 变异操作 ```c void mutation(struct chromosome *c) { int i, j; if (rand() % 100 < MUTATION_RATE) { i = rand() % CHROMOSOME_LENGTH; j = rand() % CHROMOSOME_LENGTH; swap(&c->genes[i], &c->genes[j]); } } ``` 8. 进化操作 ```c void evolve(struct population *p) { struct chromosome parents[2], child; int i, j; for (i = 0; i < POPULATION_SIZE; i++) { selection(p, parents); crossover(&parents[0], &parents[1], &child); mutation(&child); calculate_chromosome_fitness(&child); p->individuals[i] = child; } p->generation++; } ``` 9. 主函数 ```c int main() { struct population p; initialize_population(&p); while (p.generation < MAX_GENERATION) { calculate_population_fitness(&p); evolve(&p); } printf("Best solution: "); for (i = 0; i < CHROMOSOME_LENGTH; i++) { printf("%d ", p.individuals[0].genes[i]); } printf("\nBest fitness: %d\n", p.individuals[0].fitness); return 0; } ``` 以上是使用C语言实现遗传算法求解TSP问题的基本步骤,具体实现中还需要注意一些细节问题,比如交叉、变异操作的具体实现方式等。

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