使用matlab编程,设计一个利用遗传算法最短路径的多跑道滑行路径优化代码
时间: 2024-04-29 20:21:01 浏览: 111
由于题目中没有给出具体的问题,下面是一个基于遗传算法的TSP问题(旅行商问题)求解的示例代码,可以根据需要进行修改。
```matlab
%% 遗传算法求解TSP问题
clc,clear,close all
%% 问题描述:假设有n个城市,旅行商要从某个城市出发,经过n个城市恰好一次,然后回到起点城市,求最短路径。
%% 参数设置
n = 20; % 城市数
m = 100; % 种群大小
pc = 0.8; % 交叉概率
pm = 0.01; % 变异概率
iter = 100; % 迭代次数
%% 生成初始种群
pop = zeros(m,n); % 初始化种群
for i = 1:m
pop(i,:) = randperm(n); % 随机生成每个个体
end
%% 进化
dist = zeros(m,1); % 记录每个个体的距离
bestdist = zeros(iter,1); % 记录每次迭代的最短距离
bestpath = zeros(iter,n); % 记录每次迭代的最短路径
for k = 1:iter
% 计算每个个体的距离
for i = 1:m
dist(i) = 0;
for j = 1:n-1
dist(i) = dist(i) + D(pop(i,j),pop(i,j+1)); % 相邻两个城市之间的距离
end
dist(i) = dist(i) + D(pop(i,n),pop(i,1)); % 最后一个城市和第一个城市之间的距离
end
% 选择
[dist,idx] = sort(dist); % 按照距离从小到大排序
pop = pop(idx,:); % 按照距离从小到大重排种群
bestdist(k) = dist(1); % 记录最短距离
bestpath(k,:) = pop(1,:); % 记录最短路径
% 交叉
for i = 1:m/2
if rand < pc % 按概率选择交叉
father = pop(i*2-1,:);
mother = pop(i*2,:);
child1 = zeros(1,n);
child2 = zeros(1,n);
s = ceil(rand*(n-1)); % 随机选择一个交叉点
child1(1:s) = father(1:s); % 父亲的前一部分
child2(1:s) = mother(1:s); % 母亲的前一部分
j = s+1; % 从交叉点后面开始遍历
for k = 1:n
if ~ismember(mother(k),child1) % 如果母亲的这个城市没有在child1中出现过
child1(j) = mother(k); % 将母亲的这个城市放在child1中
j = j + 1; % 继续遍历
end
if j > n % 遍历到最后一个城市了
j = 1; % 回到起点城市
end
end
j = s+1; % 从交叉点后面开始遍历
for k = 1:n
if ~ismember(father(k),child2) % 如果父亲的这个城市没有在child2中出现过
child2(j) = father(k); % 将父亲的这个城市放在child2中
j = j + 1; % 继续遍历
end
if j > n % 遍历到最后一个城市了
j = 1; % 回到起点城市
end
end
pop(i*2-1,:) = child1; % 更新种群
pop(i*2,:) = child2;
end
end
% 变异
for i = 1:m
if rand < pm % 按概率选择变异
idx = randperm(n,2); % 随机选择两个城市
pop(i,idx) = pop(i,fliplr(idx)); % 交换这两个城市的位置
end
end
end
%% 结果展示
figure;
plot(bestdist,'LineWidth',2);
xlabel('迭代次数');
ylabel('最短距离');
title('最短距离随迭代次数的变化');
figure;
plot(bestpath(end,:),bestpath(end,[2:end,1]),'k-o','LineWidth',2);
xlabel('城市编号');
ylabel('城市编号');
title('最短路径');
set(gca,'xtick',1:n,'ytick',1:n);
axis equal;
```
在这个示例代码中,我们假设有20个城市,每个个体是这20个城市的一个排列(即路径),距离是这个路径上所有相邻城市之间的距离之和。我们使用遗传算法寻找最短距离对应的路径。在每次迭代中,我们按照距离从小到大对种群进行排序,选择距离小的个体进行交叉和变异。交叉时我们随机选择一个交叉点,将父亲和母亲的前一部分交换,然后将剩余的城市按照母亲顺序依次放入子代1中,按照父亲顺序依次放入子代2中。变异时我们随机选择两个城市,交换它们的位置。
这个示例代码可以作为多跑道滑行路径优化的思路参考。具体来说,我们可以将每个跑道看成一个城市,跑道之间的距离为从一个跑道滑行到另一个跑道所需的时间。然后我们可以使用遗传算法寻找最短路径,从而得到一条多跑道滑行路径,使得总滑行时间最短。需要注意的是,在实际应用中,我们还需要考虑一些实际问题,比如跑道使用的限制、风向等因素的影响。
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