蚁群算法航迹规划问题的代码

时间: 2023-09-17 19:06:37 浏览: 38
蚁群算法是一种基于模拟蚂蚁觅食行为的一种优化算法,适用于许多问题的求解,包括航迹规划问题。下面是一个简单的航迹规划问题的蚁群算法代码: ```python import numpy as np class Ant: def __init__(self, start, goal, alpha, beta, pheromone, distance): self.start = start self.goal = goal self.alpha = alpha self.beta = beta self.pheromone = pheromone self.distance = distance self.path = [start] def add_node(self, node): self.path.append(node) def update_pheromone(self): path_distance = self.path_distance() for i in range(len(self.path)-1): node1 = self.path[i] node2 = self.path[i+1] self.pheromone[node1][node2] += 1 / path_distance self.pheromone[node2][node1] += 1 / path_distance def path_distance(self): distance = 0 for i in range(len(self.path)-1): distance += self.distance[self.path[i]][self.path[i+1]] return distance class ACO: def __init__(self, start, goal, nodes, distance, ant_count, alpha, beta, rho, q): self.start = start self.goal = goal self.nodes = nodes self.distance = distance self.ant_count = ant_count self.alpha = alpha self.beta = beta self.rho = rho self.q = q self.pheromone = np.ones(distance.shape) / len(nodes) self.ants = [Ant(start, goal, alpha, beta, self.pheromone, distance) for i in range(ant_count)] self.best_path = None self.best_distance = float("inf") def run(self, iterations): for i in range(iterations): for ant in self.ants: while ant.path[-1] != self.goal: ant.add_node(self.next_node(ant)) distance = ant.path_distance() if distance < self.best_distance: self.best_distance = distance self.best_path = ant.path ant.update_pheromone() ant.path = [self.start] self.pheromone *= self.rho for i in range(len(self.nodes)): for j in range(len(self.nodes)): for ant in self.ants: if j in ant.path and i in ant.path: self.pheromone[i][j] += self.q / ant.path_distance() def next_node(self, ant): current_node = ant.path[-1] unvisited_nodes = [i for i in range(len(self.nodes)) if i not in ant.path] probabilities = [((self.pheromone[current_node][i] ** self.alpha) * ((1/self.distance[current_node][i]) ** self.beta)) for i in unvisited_nodes] probabilities = probabilities / np.sum(probabilities) next_node = np.random.choice(unvisited_nodes, p=probabilities) return next_node ``` 这里的输入参数包括起点、终点、航点列表、航点之间的距离矩阵、蚂蚁数量、alpha、beta、信息素挥发系数rho和信息素增量q。ACO类的run方法是算法的主要部分,包括每只蚂蚁的路径搜索、信息素更新和信息素挥发等操作。其中,next_node方法用于选择下一个航点,根据信息素和距离计算航点的选择概率。最终,ACO算法将得到一条最优路径,即从起点到终点的最短航迹。

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