tsp问题ga算法python

时间: 2023-11-13 13:55:51 浏览: 34
TSP问题是指旅行商问题,即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。GA算法是一种基于生物进化过程的优化算法,可以用来解决TSP问题。下面是一个使用GA算法求解TSP问题的Python代码示例: ```python import numpy as np # 计算距离矩阵 def calc_distance_matrix(points): n = len(points) distance_matrix = np.zeros((n, n)) for i in range(n): for j in range(i+1, n): distance_matrix[i][j] = np.sqrt((points[i][0]-points[j][0])**2 + (points[i][1]-points[j][1])**2) distance_matrix[j][i] = distance_matrix[i][j] return distance_matrix # 计算路径长度 def calc_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 # 初始化种群 def init_population(pop_size, n): population = [] for i in range(pop_size): path = list(range(n)) np.random.shuffle(path) population.append(path) return population # 选择操作 def selection(population, fitness): idx1, idx2 = np.random.choice(len(population), 2, replace=False, p=fitness/np.sum(fitness)) return population[idx1], population[idx2] # 交叉操作 def crossover(parent1, parent2): n = len(parent1) child = [-1] * n start, end = sorted(np.random.choice(n, 2, replace=False)) child[start:end+1] = parent1[start:end+1] idx = end + 1 for i in range(n): if idx == n: idx = 0 if parent2[i] not in child: child[idx] = parent2[i] idx += 1 return child # 变异操作 def mutation(path): n = len(path) idx1, idx2 = np.random.choice(n, 2, replace=False) path[idx1], path[idx2] = path[idx2], path[idx1] return path # GA算法求解TSP问题 def tsp_ga(points, pop_size=50, max_iter=1000): n = len(points) distance_matrix = calc_distance_matrix(points) population = init_population(pop_size, n) best_path = None best_length = float('inf') for i in range(max_iter): fitness = np.array([1/calc_path_length(path, distance_matrix) for path in population]) idx = np.argsort(-fitness) population = [population[i] for i in idx] fitness = fitness[idx] if fitness[0] > 1/best_length: best_path = population[0] best_length = calc_path_length(best_path, distance_matrix) new_population = [population[0]] while len(new_population) < pop_size: parent1, parent2 = selection(population, fitness) child = crossover(parent1, parent2) if np.random.rand() < 0.1: child = mutation(child) new_population.append(child) population = new_population return best_path, best_length # 示例 points = [(0, 0), (1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4)] best_path, best_length = tsp_ga(points) print('最短路径:', best_path) print('路径长度:', best_length) ```

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