粒子群算法解决背包问题的代码

时间: 2023-10-16 17:12:20 浏览: 37
以下是使用粒子群算法解决背包问题的 Python 代码示例: ```python import random class Particle: def __init__(self, items, capacity): self.items = items self.capacity = capacity self.position = [random.randint(0, 1) for _ in range(len(items))] self.velocity = [random.uniform(0, 1) for _ in range(len(items))] self.best_position = self.position.copy() self.best_value = self.evaluate(self.position) def evaluate(self, position): total_weight = sum([self.items[i][0] * position[i] for i in range(len(position))]) total_value = sum([self.items[i][1] * position[i] for i in range(len(position))]) if total_weight > self.capacity: return 0 else: return total_value def update_velocity(self, global_best_position, omega, phi_p, phi_g): for i in range(len(self.velocity)): rp = random.uniform(0, 1) rg = random.uniform(0, 1) self.velocity[i] = omega * self.velocity[i] + phi_p * rp * (self.best_position[i] - self.position[i]) + phi_g * rg * (global_best_position[i] - self.position[i]) def update_position(self): for i in range(len(self.position)): self.position[i] = 1 if random.uniform(0, 1) < self.sigmoid(self.velocity[i]) else 0 def sigmoid(self, x): return 1 / (1 + pow(2.718, -x)) class PSO: def __init__(self, items, capacity, num_particles, num_iterations, omega, phi_p, phi_g): self.items = items self.capacity = capacity self.num_particles = num_particles self.num_iterations = num_iterations self.omega = omega self.phi_p = phi_p self.phi_g = phi_g self.particles = [Particle(items, capacity) for _ in range(num_particles)] self.global_best_position = self.particles[0].best_position.copy() self.global_best_value = self.particles[0].best_value def optimize(self): for i in range(self.num_iterations): for particle in self.particles: if particle.evaluate(particle.position) > particle.evaluate(particle.best_position): particle.best_position = particle.position.copy() particle.best_value = particle.evaluate(particle.position) if particle.evaluate(particle.position) > self.global_best_value: self.global_best_position = particle.position.copy() self.global_best_value = particle.evaluate(particle.position) for particle in self.particles: particle.update_velocity(self.global_best_position, self.omega, self.phi_p, self.phi_g) particle.update_position() return self.global_best_position, self.global_best_value # Example usage items = [(6, 30), (3, 14), (4, 16), (2, 9)] capacity = 10 num_particles = 10 num_iterations = 50 omega = 0.5 phi_p = 0.5 phi_g = 0.5 pso = PSO(items, capacity, num_particles, num_iterations, omega, phi_p, phi_g) best_position, best_value = pso.optimize() print("Best position:", best_position) print("Best value:", best_value) ``` 在上面的代码中,我们首先定义了一个 Particle 类来表示粒子,每个粒子都有一个二进制向量表示哪些物品被放入背包中,以及它们的速度和当前最优位置和价值。然后,我们定义了一个 PSO 类来实现整个算法,它包含了一个粒子群(即一组粒子),以及一些参数(如惯性权重 omega,个体和全局的加速因子 phi_p 和 phi_g)。在 optimize 方法中,我们迭代一定次数,对于每个粒子,我们计算它的价值并更新它的最优位置和价值。然后,我们根据全局最优位置和一些参数更新每个粒子的速度和位置。最后,我们返回全局最优位置和价值作为结果。 需要注意的是,此代码仅适用于 0/1 背包问题,如果要解决其他类型的背包问题,则需要相应地调整代码。

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