遗传算法轮盘tsp问题

时间: 2023-12-22 08:04:23 浏览: 110
遗传算法是一种基于自然选择和遗传学原理的优化算法,可以用于解决TSP问题。其中轮盘赌选择是遗传算法中的一种选择策略,可以用于选择优秀的个体进行交叉和变异。 以下是遗传算法解决TSP问题的步骤: 1.初始化种群:随机生成一定数量的路径作为初始种群。 2.计算适应度:对于每个路径,计算其总长度作为适应度。 3.选择操作:使用轮盘赌选择策略,选择适应度较高的个体进行交叉和变异。 4.交叉操作:随机选择两个个体进行交叉,生成新的个体。 5.变异操作:对于某些个体,随机选择其中的一个节点进行变异,生成新的个体。 6.重复步骤2-5,直到达到预设的迭代次数或找到最优解。 以下是Python代码示例: ```python import random # TSP问题的距离矩阵 distance_matrix = [[0, 2, 9, 10], [1, 0, 6, 4], [15, 7, 0, 8], [6, 3, 12, 0]] # 遗传算法参数 population_size = 10 # 种群大小 elite_size = 2 # 精英个体数量 mutation_rate = 0.1 # 变异率 generations = 100 # 迭代次数 # 初始化种群 def initial_population(population_size, distance_matrix): population = [] for i in range(population_size): path = list(range(len(distance_matrix))) random.shuffle(path) population.append(path) return population # 计算路径长度 def path_length(path, distance_matrix): length = 0 for i in range(len(path)-1): length += distance_matrix[path[i]][path[i+1]] length += distance_matrix[path[-1]][path[0]] return length # 计算适应度 def fitness(population, distance_matrix): fitness_scores = [] for path in population: fitness_scores.append(1/path_length(path, distance_matrix)) return fitness_scores # 轮盘赌选择 def selection(population, fitness_scores, elite_size): elite = [] selection_probs = [score/sum(fitness_scores) for score in fitness_scores] for i in range(elite_size): elite_index = selection_probs.index(max(selection_probs)) elite.append(population[elite_index]) population.pop(elite_index) fitness_scores.pop(elite_index) selection_probs.pop(elite_index) parents = [] for i in range(len(population)): parent1 = random.choices(population, weights=selection_probs)[0] parent2 = random.choices(population, weights=selection_probs)[0] parents.append((parent1, parent2)) return elite, parents # 交叉操作 def crossover(parents): children = [] for parent1, parent2 in parents: child = [-1] * len(parent1) start = random.randint(0, len(parent1)-1) end = random.randint(0, len(parent1)-1) if start > end: start, end = end, start for i in range(start, end+1): child[i] = parent1[i] for i in range(len(parent2)): if parent2[i] not in child: for j in range(len(child)): if child[j] == -1: child[j] = parent2[i] break children.append(child) return children # 变异操作 def mutation(children, mutation_rate): for i in range(len(children)): if random.random() < mutation_rate: index1 = random.randint(0, len(children[i])-1) index2 = random.randint(0, len(children[i])-1) children[i][index1], children[i][index2] = children[i][index2], children[i][index1] return children # 遗传算法主函数 def genetic_algorithm(distance_matrix, population_size, elite_size, mutation_rate, generations): population = initial_population(population_size, distance_matrix) for i in range(generations): fitness_scores = fitness(population, distance_matrix) elite, parents = selection(population, fitness_scores, elite_size) children = crossover(parents) children = mutation(children, mutation_rate) population = elite + children fitness_scores = fitness(population, distance_matrix) best_index = fitness_scores.index(max(fitness_scores)) best_path = population[best_index] return best_path, path_length(best_path, distance_matrix) # 运行遗传算法 best_path, best_length = genetic_algorithm(distance_matrix, population_size, elite_size, mutation_rate, generations) print("Best path:", best_path) print("Best length:", best_length) ```
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