用遗传算法解旅行商TSP问题C++

时间: 2023-12-15 21:05:52 浏览: 29
好的,下面是一个用遗传算法解决TSP问题的C++代码,供您参考: ```c++ #include <iostream> #include <cstdlib> #include <ctime> #include <cmath> #include <algorithm> using namespace std; const int MAXN = 100; // 最大城市数 const int MAX_GEN = 1000; // 最大迭代次数 const int POP_SIZE = 100; // 种群大小 const double MUTATION_RATE = 0.1; // 变异概率 const double CROSSOVER_RATE = 0.9; // 交叉概率 const double PI = 3.1415926535897932384626433832795; int n; // 城市数 int dist[MAXN][MAXN]; // 城市间距离矩阵 int pop[POP_SIZE][MAXN]; // 种群 int fitness[POP_SIZE]; // 种群适应度 int best[MAX_GEN]; // 每代最优解 int best_distance = 0x7fffffff; // 最优路径长度 int best_path[MAXN]; // 最优路径 // 生成初始种群 void init_pop() { for (int i = 0; i < POP_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < n; j++) { pop[i][j] = j; } random_shuffle(pop[i], pop[i] + n); } } // 计算城市间距离矩阵 void calc_dist() { for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < n; j++) { cin >> dist[i][j]; } } } // 计算路径长度 int calc_distance(int *path) { int res = 0; for (int i = 0; i < n; i++) { res += dist[path[i]][path[(i + 1) % n]]; } return res; } // 计算适应度 void calc_fitness() { for (int i = 0; i < POP_SIZE; i++) { fitness[i] = 1.0 / calc_distance(pop[i]); } } // 选择 int select() { double p = (double)rand() / RAND_MAX; int res = 0; while (p > 0) { p -= fitness[res]; res++; } return res - 1; } // 交叉 void crossover(int *parent1, int *parent2, int *child1, int *child2) { int p1 = rand() % n; int p2 = rand() % n; if (p1 > p2) { swap(p1, p2); } for (int i = p1; i <= p2; i++) { child1[i] = parent1[i]; child2[i] = parent2[i]; } int k1 = p2 + 1, k2 = p2 + 1; while (k1 != p1 && k2 != p1) { if (find(child1, child1 + n, parent2[k1 % n]) == child1 + n) { child1[k1 % n] = parent2[k1 % n]; k1++; } if (find(child2, child2 + n, parent1[k2 % n]) == child2 + n) { child2[k2 % n] = parent1[k2 % n]; k2++; } } } // 变异 void mutate(int *individual) { int p1 = rand() % n; int p2 = rand() % n; swap(individual[p1], individual[p2]); } // 遗传算法求解TSP问题 void solve_tsp() { init_pop(); calc_fitness(); for (int i = 0; i < MAX_GEN; i++) { int new_pop[POP_SIZE][MAXN]; for (int j = 0; j < POP_SIZE; j += 2) { int parent1 = select(); int parent2 = select(); int child1[MAXN], child2[MAXN]; for (int k = 0; k < n; k++) { child1[k] = child2[k] = -1; } if ((double)rand() / RAND_MAX < CROSSOVER_RATE) { crossover(pop[parent1], pop[parent2], child1, child2); } else { for (int k = 0; k < n; k++) { child1[k] = pop[parent1][k]; child2[k] = pop[parent2][k]; } } if ((double)rand() / RAND_MAX < MUTATION_RATE) { mutate(child1); } if ((double)rand() / RAND_MAX < MUTATION_RATE) { mutate(child2); } for (int k = 0; k < n; k++) { new_pop[j][k] = child1[k]; new_pop[j + 1][k] = child2[k]; } } for (int j = 0; j < POP_SIZE; j++) { for (int k = 0; k < n; k++) { pop[j][k] = new_pop[j][k]; } } calc_fitness(); int max_fitness_idx = max_element(fitness, fitness + POP_SIZE) - fitness; int cur_distance = calc_distance(pop[max_fitness_idx]); if (cur_distance < best_distance) { best_distance = cur_distance; for (int j = 0; j < n; j++) { best_path[j] = pop[max_fitness_idx][j]; } } best[i] = best_distance; } } // 输出结果 void print_result() { cout << "Path: "; for (int i = 0; i < n; i++) { cout << best_path[i] << " "; } cout << endl; cout << "Distance: " << best_distance << endl; } int main() { srand((unsigned)time(NULL)); cin >> n; calc_dist(); solve_tsp(); print_result(); return 0; } ``` 在代码中,种群中的每个个体表示一条路径,每个个体由城市编号组成。计算适应度时,将路径长度的倒数作为适应度,目的是让路径长度短的个体具有更高的适应度。选择时,使用轮盘赌算法选择个体。交叉时,使用部分匹配交叉(PMX)算法进行交叉。变异时,随机交换路径上的两个城市。最终输出最优路径及其长度。

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