并行退火求解att48.tsp数据集的最优路径并绘图python代码

时间: 2024-02-04 09:04:32 浏览: 35
以下是使用并行退火算法求解att48.tsp数据集的最优路径并绘制图形的Python代码: ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from multiprocessing import Pool # 读取数据集 def read_data(file_name): with open(file_name, 'r') as f: lines = f.readlines()[6:-1] data = [] for line in lines: x, y = map(float, line.strip().split()[1:]) data.append([x, y]) return np.array(data) # 计算路径长度 def get_distance(route, dist_mat): dist = 0 for i in range(len(route) - 1): dist += dist_mat[route[i], route[i+1]] dist += dist_mat[route[-1], route[0]] return dist # 生成初始解 def generate_init_solution(num_cities): return np.random.permutation(num_cities) # 退火过程 def anneal(route, dist_mat, temp, cooling_rate): dist_cur = get_distance(route, dist_mat) while temp > 1: new_route = np.copy(route) i, j = np.random.randint(0, len(route), size=2) new_route[i], new_route[j] = new_route[j], new_route[i] dist_new = get_distance(new_route, dist_mat) if dist_new < dist_cur: route = np.copy(new_route) dist_cur = dist_new else: prob = np.exp(-(dist_new - dist_cur) / temp) if np.random.rand() < prob: route = np.copy(new_route) dist_cur = dist_new temp *= cooling_rate return route, dist_cur # 并行退火过程 def parallel_anneal(num_cities, dist_mat, temp, cooling_rate, num_processes): with Pool(num_processes) as pool: routes = [generate_init_solution(num_cities) for _ in range(num_processes)] results = [pool.apply_async(anneal, args=(route, dist_mat, temp, cooling_rate)) for route in routes] best_route = None best_dist = float('inf') for res in results: route, dist = res.get() if dist < best_dist: best_route = route best_dist = dist return best_route, best_dist # 绘制路径图 def plot_route(route, cities): plt.plot(cities[route, 0], cities[route, 1], 'o-') plt.plot(cities[route[0], 0], cities[route[0], 1], 'ro') plt.title('Total distance: {:.2f}'.format(get_distance(route, dist_mat))) plt.show() if __name__ == '__main__': # 读取数据集 cities = read_data('att48.tsp') # 计算距离矩阵 dist_mat = np.zeros((len(cities), len(cities))) for i in range(len(cities)): for j in range(i, len(cities)): dist = np.linalg.norm(cities[i] - cities[j]) dist_mat[i, j] = dist dist_mat[j, i] = dist # 参数设置 temp = 1e4 cooling_rate = 0.999 num_processes = 4 # 并行退火 best_route, best_dist = parallel_anneal(len(cities), dist_mat, temp, cooling_rate, num_processes) # 绘制路径图 plot_route(best_route, cities) ``` 该代码首先读取att48.tsp数据集,并计算距离矩阵。然后定义了生成初始解、计算路径长度、退火过程、并行退火过程和绘制路径图等函数。在并行退火过程中,使用了Python的多进程库Pool,将初始解分为多个子问题,并对每个子问题独立地运行模拟退火算法,最后将子问题的解合并为全局解。最后,调用plot_route函数绘制最优路径图。

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