csdn遗传算法tsp问题python

时间: 2023-10-10 10:07:28 浏览: 30
遗传算法是一种常用的求解TSP问题的优化算法。下面是一个使用Python实现的遗传算法解决TSP问题的示例代码: ```python import random # 城市坐标 CITIES = { 'A': (1, 2), 'B': (3, 4), 'C': (5, 6), 'D': (7, 8), 'E': (9, 10) } # 城市个数 CITY_COUNT = len(CITIES) # 种群大小 POPULATION_SIZE = 100 # 迭代次数 ITERATIONS = 1000 # 交叉概率 CROSSOVER_PROBABILITY = 0.9 # 变异概率 MUTATION_PROBABILITY = 0.2 # 计算两个城市之间的距离 def distance(city1, city2): x1, y1 = city1 x2, y2 = city2 return ((x1 - x2) ** 2 + (y1 - y2) ** 2) ** 0.5 # 计算一条路径的总距离 def path_distance(path): distance_sum = 0 for i in range(CITY_COUNT): distance_sum += distance(CITIES[path[i]], CITIES[path[(i + 1) % CITY_COUNT]]) return distance_sum # 初始化种群 def init_population(): population = [] for i in range(POPULATION_SIZE): path = list(CITIES.keys()) random.shuffle(path) population.append(path) return population # 选择 def selection(population): fitness_list = [] for path in population: fitness_list.append(1 / path_distance(path)) total_fitness = sum(fitness_list) probability_list = [fitness / total_fitness for fitness in fitness_list] selected_population = [] for i in range(POPULATION_SIZE): selected_population.append(population[roulette_wheel_selection(probability_list)]) return selected_population # 轮盘赌选择 def roulette_wheel_selection(probability_list): r = random.random() for i in range(len(probability_list)): r -= probability_list[i] if r <= 0: return i # 交叉 def crossover(population): offspring_population = [] for i in range(0, POPULATION_SIZE, 2): if random.random() < CROSSOVER_PROBABILITY: # 随机选择两个父代 parent1, parent2 = random.sample(population, 2) # 随机选择交叉点 crossover_point = random.randint(1, CITY_COUNT - 1) # 交叉得到两个子代 offspring1 = parent1[:crossover_point] + [city for city in parent2 if city not in parent1[:crossover_point]] offspring2 = parent2[:crossover_point] + [city for city in parent1 if city not in parent2[:crossover_point]] offspring_population.append(offspring1) offspring_population.append(offspring2) else: offspring_population.append(population[i]) offspring_population.append(population[i + 1]) return offspring_population # 变异 def mutation(population): for i in range(POPULATION_SIZE): if random.random() < MUTATION_PROBABILITY: # 随机选择两个城市 city1, city2 = random.sample(range(CITY_COUNT), 2) # 交换两个城市的位置 population[i][city1], population[i][city2] = population[i][city2], population[i][city1] return population # 遗传算法求解TSP问题 def tsp_ga(): # 初始化种群 population = init_population() best_path = None best_distance = float('inf') # 迭代 for i in range(ITERATIONS): # 选择 selected_population = selection(population) # 交叉 offspring_population = crossover(selected_population) # 变异 mutated_population = mutation(offspring_population) # 计算适应度 for path in mutated_population: distance = path_distance(path) if distance < best_distance: best_path = path best_distance = distance print(f'Iteration {i + 1}: Best distance = {best_distance}') # 更新种群 population = mutated_population return best_path, best_distance if __name__ == '__main__': best_path, best_distance = tsp_ga() print(f'Best path: {best_path}') print(f'Best distance: {best_distance}') ``` 在上面的代码中,我们使用字典表示城市的坐标,然后根据坐标计算城市之间的距离。种群的个体是一个城市路径,使用随机打乱城市顺序的方式初始化种群。选择方面,使用轮盘赌选择算法选择下一代个体。交叉方面,使用部分映射交叉算法。变异方面,使用随机交换两个城市的位置的方式进行变异。最后,迭代若干代后,输出最优路径和最短距离。

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