退火与启发式退火求解att48.tsp数据集最优路径并绘图python代码

时间: 2024-02-03 18:04:37 浏览: 205
下面是使用模拟退火算法和启发式退火算法求解att48.tsp数据集最优路径并绘图的Python代码: ```python import math import random import matplotlib.pyplot as plt # 读取数据集 def read_data(filename): with open(filename) as f: lines = f.readlines() data = [] for line in lines: if line.strip(): data.append(list(map(float, line.strip().split()))) return data # 计算两个城市之间的距离 def distance(city1, city2): return math.sqrt((city1[0] - city2[0]) ** 2 + (city1[1] - city2[1]) ** 2) # 计算路径长度 def path_length(path, data): length = 0 for i in range(len(path) - 1): length += distance(data[path[i]], data[path[i + 1]]) length += distance(data[path[-1]], data[path[0]]) return length # 随机生成初始路径 def random_path(n): path = list(range(n)) random.shuffle(path) return path # 模拟退火算法求解最优路径 def sa_tsp(data, init_temp, alpha, stopping_temp, stopping_iter): n = len(data) path = random_path(n) length = path_length(path, data) temp = init_temp i = 0 while temp >= stopping_temp and i < stopping_iter: new_path = list(path) # 交换两个随机城市的位置 index1, index2 = random.sample(range(n), 2) new_path[index1], new_path[index2] = new_path[index2], new_path[index1] new_length = path_length(new_path, data) delta = new_length - length if delta < 0 or math.exp(-delta / temp) > random.random(): path, length = new_path, new_length temp *= alpha i += 1 return path, length # 启发式退火算法求解最优路径 def hsa_tsp(data, init_temp, alpha, stopping_temp, stopping_iter): n = len(data) path = random_path(n) length = path_length(path, data) temp = init_temp i = 0 while temp >= stopping_temp and i < stopping_iter: for j in range(n): new_path = list(path) # 取出第j个城市 city = new_path.pop(j) # 计算剩下城市到第j个城市的距离 distances = [] for k in range(n - 1): distances.append(distance(data[new_path[k]], data[city])) # 找到最近的城市插入到第j个位置 index = distances.index(min(distances)) new_path.insert(index, city) new_length = path_length(new_path, data) delta = new_length - length if delta < 0 or math.exp(-delta / temp) > random.random(): path, length = new_path, new_length temp *= alpha i += 1 return path, length # 绘制路径图 def plot_path(path, data): x = [data[path[i]][0] for i in range(len(path))] y = [data[path[i]][1] for i in range(len(path))] plt.plot(x, y, 'o-') plt.show() if __name__ == '__main__': data = read_data('att48.tsp') init_temp = 10000 alpha = 0.99 stopping_temp = 1e-8 stopping_iter = 10000 path, length = sa_tsp(data, init_temp, alpha, stopping_temp, stopping_iter) print('SA TSP:', length) plot_path(path, data) path, length = hsa_tsp(data, init_temp, alpha, stopping_temp, stopping_iter) print('HSA TSP:', length) plot_path(path, data) ``` 其中,`read_data`函数用于读取数据集,`distance`函数用于计算两个城市之间的距离,`path_length`函数用于计算路径长度,`random_path`函数用于随机生成初始路径,`sa_tsp`函数用于使用模拟退火算法求解最优路径,`hsa_tsp`函数用于使用启发式退火算法求解最优路径,`plot_path`函数用于绘制路径图。 使用以下代码运行程序: ```python if __name__ == '__main__': data = read_data('att48.tsp') init_temp = 10000 alpha = 0.99 stopping_temp = 1e-8 stopping_iter = 10000 path, length = sa_tsp(data, init_temp, alpha, stopping_temp, stopping_iter) print('SA TSP:', length) plot_path(path, data) path, length = hsa_tsp(data, init_temp, alpha, stopping_temp, stopping_iter) print('HSA TSP:', length) plot_path(path, data) ``` 其中,`init_temp`为初始温度,`alpha`为温度下降速度,`stopping_temp`为终止温度,`stopping_iter`为终止迭代次数。运行程序后,会先使用模拟退火算法求解最优路径,然后绘制路径图;然后使用启发式退火算法求解最优路径,然后绘制路径图。
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