Python实现狼群算法解决01背包问题的完整代码

时间: 2023-08-06 17:05:26 浏览: 135
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求解0-1背包问题的二进制狼群算法1

好的,以下是Python实现狼群算法解决01背包问题的完整代码: ```python import random # 定义狼群算法类 class WolfPackAlgorithm: def __init__(self, n, m, w, v, c, p=0.8, a=2): self.n = n # 物品数量 self.m = m # 背包容量 self.w = w # 物品重量 self.v = v # 物品价值 self.c = c # 狼群数量 self.p = p # 变异概率 self.a = a # 狼群半径 # 初始化狼群 def init_wolf_pack(self): wolf_pack = [] for i in range(self.c): wolf = [random.randint(0, 1) for j in range(self.n)] wolf_pack.append(wolf) return wolf_pack # 计算适应度 def calc_fitness(self, wolf): weight = sum([wolf[i] * self.w[i] for i in range(self.n)]) if weight > self.m: return -1 else: value = sum([wolf[i] * self.v[i] for i in range(self.n)]) return value # 选择狼群中最优秀的狼 def select_alpha(self, wolf_pack): alpha = wolf_pack[0] alpha_fitness = self.calc_fitness(alpha) for wolf in wolf_pack: fitness = self.calc_fitness(wolf) if fitness > alpha_fitness: alpha = wolf alpha_fitness = fitness return alpha # 更新狼群 def update_wolf_pack(self, wolf_pack, alpha): new_wolf_pack = [] for wolf in wolf_pack: # 狼群半径内没有更优秀的狼,按照原狼的行为进行 if wolf == alpha: new_wolf = wolf.copy() for i in range(self.n): if random.random() < 1 / (1 + pow(2.71828, -self.a)): new_wolf[i] = 1 - new_wolf[i] new_wolf_pack.append(new_wolf) # 狼群半径内存在更优秀的狼,按照更优秀的狼的行为进行 else: new_wolf = wolf.copy() for i in range(self.n): if alpha[i] != wolf[i] and random.random() < 1 / (1 + pow(2.71828, -self.a)): new_wolf[i] = alpha[i] new_wolf_pack.append(new_wolf) return new_wolf_pack # 狼群算法求解01背包问题 def solve_knapsack_problem(self): wolf_pack = self.init_wolf_pack() for i in range(100): alpha = self.select_alpha(wolf_pack) new_wolf_pack = self.update_wolf_pack(wolf_pack, alpha) for j in range(self.c): if random.random() < self.p: for k in range(self.n): if random.random() < 0.5: new_wolf_pack[j][k] = 1 - new_wolf_pack[j][k] wolf_pack = new_wolf_pack alpha = self.select_alpha(wolf_pack) weight = sum([alpha[i] * self.w[i] for i in range(self.n)]) value = sum([alpha[i] * self.v[i] for i in range(self.n)]) return alpha, weight, value # 测试代码 if __name__ == '__main__': n = 10 m = 50 w = [random.randint(1, 10) for i in range(n)] v = [random.randint(10, 100) for i in range(n)] c = 20 wolf_pack_algorithm = WolfPackAlgorithm(n, m, w, v, c) alpha, weight, value = wolf_pack_algorithm.solve_knapsack_problem() print('最优解:', alpha) print('重量:', weight) print('价值:', value) ``` 在上述代码中,我们定义了一个`WolfPackAlgorithm`类,其中包括初始化狼群、计算适应度、选择最优秀的狼、更新狼群等方法。最后,我们进行了测试,使用狼群算法求解了一个10个物品,背包容量为50的01背包问题,并输出了最优解、重量和价值。
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