用混合遗传模拟退火算法求解TSP问题并给出实现代码

时间: 2024-02-11 16:05:57 浏览: 96
好的,下面是使用Python实现混合遗传模拟退火算法求解TSP问题的代码: ```python import random import math class TSP: def __init__(self, city_num, distance_matrix, pop_size=100, elite_rate=0.3, mutate_rate=0.1, t=1000, t_min=0.1, factor=0.95): self.city_num = city_num self.distance_matrix = distance_matrix self.pop_size = pop_size self.elite_num = int(pop_size * elite_rate) self.mutate_num = int(pop_size * mutate_rate) self.t = t self.t_min = t_min self.factor = factor # 初始化种群 def init_population(self): population = [] for i in range(self.pop_size): chromosome = list(range(1, self.city_num + 1)) random.shuffle(chromosome) population.append(chromosome) return population # 计算路径长度 def calc_distance(self, chromosome): distance = 0 for i in range(self.city_num): distance += self.distance_matrix[chromosome[i] - 1][chromosome[(i + 1) % self.city_num] - 1] return distance # 计算适应度 def calc_fitness(self, population): fitness = [] for chromosome in population: fitness.append(1 / self.calc_distance(chromosome)) return fitness # 选择操作 def selection(self, population, fitness): elite_chromosomes = [] elite_indices = sorted(range(len(fitness)), key=lambda k: fitness[k], reverse=True)[:self.elite_num] for i in elite_indices: elite_chromosomes.append(population[i]) return elite_chromosomes # 交叉操作 def crossover(self, elite_chromosomes): children = [] for i in range(self.pop_size - self.elite_num - self.mutate_num): parent1, parent2 = random.sample(elite_chromosomes, 2) child = [0] * self.city_num start, end = sorted(random.sample(range(self.city_num), 2)) child[start:end] = parent1[start:end] for i in range(self.city_num): if parent2[i] not in child: for j in range(self.city_num): if child[j] == 0: child[j] = parent2[i] break children.append(child) return children # 变异操作 def mutation(self, elite_chromosomes): mutants = [] for i in range(self.mutate_num): mutant = elite_chromosomes[random.randint(0, self.elite_num - 1)][:] start, end = sorted(random.sample(range(self.city_num), 2)) mutant[start:end] = mutant[start:end][::-1] mutants.append(mutant) return mutants # 模拟退火操作 def simulated_annealing(self, population): temperature = self.t while temperature > self.t_min: for i in range(self.city_num): j = random.randint(0, self.city_num - 1) delta = self.calc_distance(population[i]) - self.calc_distance(population[j]) if delta > 0: p = math.exp(-delta / temperature) if random.random() < p: population[i], population[j] = population[j], population[i] temperature *= self.factor return population # 迭代操作 def iteration(self): population = self.init_population() for i in range(100): fitness = self.calc_fitness(population) elite_chromosomes = self.selection(population, fitness) children = self.crossover(elite_chromosomes) mutants = self.mutation(elite_chromosomes) population = elite_chromosomes + children + mutants population = self.simulated_annealing(population) return elite_chromosomes[0] if __name__ == '__main__': # 生成随机距离矩阵 city_num = 10 distance_matrix = [] for i in range(city_num): row = [] for j in range(city_num): if i == j: row.append(0) else: row.append(random.randint(1, 100)) distance_matrix.append(row) tsp = TSP(city_num, distance_matrix) best_path = tsp.iteration() print('Best path:', best_path) print('Best distance:', tsp.calc_distance(best_path)) ``` 在这个代码中,我们使用了Python的类来实现TSP问题的求解。在初始化函数中,我们定义了一些参数,包括城市数量、距离矩阵、种群大小、精英比例、变异比例、初始温度、最低温度和降温因子等。在求解过程中,我们首先使用遗传算法对种群进行优化,得到一部分优秀的个体;然后,使用模拟退火算法对这些个体进行进一步的优化,得到更好的优化结果。最终,我们输出最优路径和最短距离。 需要注意的是,这个代码仅供参考,实际使用时需要根据具体问题进行调整,包括参数的设置、遗传算法和模拟退火算法的具体实现方法等。
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