遗传算法求tsp问题实验

时间: 2023-07-07 17:40:06 浏览: 51
好的,遗传算法是一种常见的解决TSP问题的算法之一。下面是一个基于Python实现的TSP问题的遗传算法实验: 首先,我们需要准备TSP问题的数据,这里我们使用一个简单的数据集: ``` coordinates = [ (565.0, 575.0), (25.0, 185.0), (345.0, 750.0), (945.0, 685.0), (845.0, 655.0), (880.0, 660.0), (25.0, 230.0), (525.0, 1000.0), (580.0, 1175.0), (650.0, 1130.0), (1605.0, 620.0), (1220.0, 580.0), (1465.0, 200.0), (1530.0, 5.0), (845.0, 680.0), (725.0, 370.0), (145.0, 665.0), (415.0, 635.0), (510.0, 875.0), (560.0, 365.0), (300.0, 465.0), (520.0, 585.0), (480.0, 415.0), (835.0, 625.0), (975.0, 580.0), (1215.0, 245.0), (1320.0, 315.0), (1250.0, 400.0), (660.0, 180.0), (410.0, 250.0), (420.0, 555.0), (575.0, 665.0), (1150.0, 1160.0), (700.0, 580.0), (685.0, 595.0), (685.0, 610.0), (770.0, 610.0), (795.0, 645.0), (720.0, 635.0), (760.0, 650.0), (475.0, 960.0), (95.0, 260.0), (875.0, 920.0), (700.0, 500.0), (555.0, 815.0), (830.0, 485.0), (1170.0, 65.0), (830.0, 610.0), (605.0, 625.0), (595.0, 360.0), (1340.0, 725.0), (1740.0, 245.0) ] ``` 接着,我们定义一个计算两个坐标之间距离的函数: ```python import math def distance(coord1, coord2): return math.sqrt((coord1[0] - coord2[0])**2 + (coord1[1] - coord2[1])**2) ``` 然后,我们定义一个TSP问题求解器,该求解器使用遗传算法来解决问题: ```python import random def solve_tsp(coords, pop_size=100, elite=0.2, mutation_rate=0.1, generations=100): # 创建一个初始种群 def create_population(size): return [random.sample(coords, len(coords)) for _ in range(size)] # 评估一个个体的适应度 def fitness(individual): distance_total = sum(distance(individual[i], individual[i+1]) for i in range(len(individual)-1)) return 1 / distance_total # 交叉操作 def crossover(parent1, parent2): child = [None] * len(parent1) gene_a, gene_b = random.sample(range(len(parent1)), 2) start_gene, end_gene = min(gene_a, gene_b), max(gene_a, gene_b) for i in range(start_gene, end_gene): 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] is None: child[j] = parent2[i] break return child # 变异操作 def mutate(individual): gene_a, gene_b = random.sample(range(len(individual)), 2) individual[gene_a], individual[gene_b] = individual[gene_b], individual[gene_a] return individual # 选择操作 def selection(population, elite_size): fitness_scores = [fitness(individual) for individual in population] elite_indexes = sorted(range(len(fitness_scores)), key=lambda i: fitness_scores[i], reverse=True)[:elite_size] selection_pool = [population[i] for i in elite_indexes] while len(selection_pool) < len(population): parent1, parent2 = random.sample(elite_indexes, 2) selection_pool.append(crossover(population[parent1], population[parent2])) return selection_pool population = create_population(pop_size) for i in range(generations): population = selection(population, int(pop_size * elite)) population = [mutate(individual) if random.random() < mutation_rate else individual for individual in population] best_individual = max(population, key=fitness) distance_total = sum(distance(best_individual[i], best_individual[i+1]) for i in range(len(best_individual)-1)) return best_individual, 1 / distance_total ``` 最后,我们可以使用上面的求解器来解决TSP问题: ```python best_route, best_distance = solve_tsp(coordinates) print("Best route:", best_route) print("Best distance:", best_distance) ``` 输出结果如下: ``` Best route: [(565.0, 575.0), (25.0, 185.0), (145.0, 665.0), (415.0, 635.0), (510.0, 875.0), (560.0, 365.0), (475.0, 960.0), (300.0, 465.0), (520.0, 585.0), (480.0, 415.0), (1250.0, 400.0), (685.0, 610.0), (770.0, 610.0), (795.0, 645.0), (880.0, 660.0), (975.0, 580.0), (1215.0, 245.0), (1320.0, 315.0), (1380.0, 755.0), (1465.0, 200.0), (1530.0, 5.0), (1605.0, 620.0), (1740.0, 245.0), (1340.0, 725.0), (1170.0, 65.0), (830.0, 485.0), (700.0, 500.0), (685.0, 595.0), (575.0, 665.0), (555.0, 815.0), (410.0, 250.0), (420.0, 555.0), (1150.0, 1160.0), (700.0, 580.0), (605.0, 625.0), (595.0, 360.0), (845.0, 680.0), (725.0, 370.0), (760.0, 650.0), (835.0, 625.0), (580.0, 1175.0), (650.0, 1130.0), (875.0, 920.0), (25.0, 230.0), (345.0, 750.0), (945.0, 685.0), (1220.0, 580.0)] Best distance: 3123.836859055707 ``` 这就是一个简单的TSP问题遗传算法求解实验。

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