在500米*500米的土地上,种植一批树,每棵树的占地面积为10平方米,而且不能重叠,树的中心点之间要留出2.5米的安全距离,用matlab求解种树的最大值
时间: 2023-09-24 09:08:56 浏览: 41
这道题可以使用禁忌搜索算法来解决。具体思路如下:
1. 定义状态表示:用一个01矩阵S来表示每个位置是否种树,1表示种树,0表示不种树。
2. 定义评价函数:评价函数用来评价当前状态的好坏,这里我们可以用种树的数量作为评价指标。
3. 定义禁忌表:禁忌表用来记录一些不合法的移动,防止算法陷入局部最优解。
4. 定义邻域操作:邻域操作是指从当前状态中生成新状态的操作,这里我们可以采用交换两个位置的树的位置来生成新状态。
5. 禁忌搜索算法的流程:
(1) 初始化:随机生成一个初始状态,将其作为当前状态。
(2) 迭代:在当前状态的邻域中选择一个没有被禁忌的移动,生成新状态,并计算新状态的评价值。
(3) 更新:根据新状态的评价值和当前状态的评价值,判断是否接受新状态。如果接受,则更新当前状态并将该移动加入禁忌表;否则拒绝新状态并记录该移动。
(4) 结束条件:达到指定的迭代次数或者已经找到最优解。
下面是Matlab代码实现:
```matlab
function max_num_trees = plant_trees()
% 土地的长度和宽度
land_length = 500;
land_width = 500;
% 树的占地面积和安全距离
tree_area = 10;
safe_distance = 2.5;
% 计算可以种树的行列数
num_rows = floor((land_length-safe_distance)/(tree_area+safe_distance));
num_cols = floor((land_width-safe_distance)/(tree_area+safe_distance));
% 初始化状态和禁忌表
S = zeros(num_rows, num_cols);
tabu_list = zeros(num_rows*num_cols);
% 迭代次数和禁忌长度
max_iter = 10000;
tabu_len = 5;
% 计算邻域大小
neighbor_size = num_rows*num_cols*(num_rows*num_cols-1)/2;
% 初始化最优解
max_num_trees = 0;
% 开始迭代
for iter = 1:max_iter
% 找到当前状态的评价值
num_trees = sum(S(:));
% 更新最优解
if num_trees > max_num_trees
max_num_trees = num_trees;
end
% 找到所有可行的移动
all_moves = zeros(neighbor_size, 2);
k = 1;
for i = 1:num_rows*num_cols
for j = i+1:num_rows*num_cols
if S(i)==0 && S(j)==0
continue;
end
[row_i, col_i] = ind2sub([num_rows, num_cols], i);
[row_j, col_j] = ind2sub([num_rows, num_cols], j);
if abs(row_i-row_j)<=1 && abs(col_i-col_j)<=1
continue;
end
all_moves(k,:) = [i,j];
k = k + 1;
end
end
all_moves(k:end,:) = [];
% 计算所有移动的评价值和禁忌状态
move_values = zeros(size(all_moves,1), 1);
tabu_status = zeros(size(all_moves,1), 1);
for k = 1:size(all_moves,1)
move = all_moves(k,:);
i = move(1);
j = move(2);
if S(i)==0 && S(j)==0
continue;
end
S_new = S;
S_new(i) = S(j);
S_new(j) = S(i);
num_trees_new = sum(S_new(:));
if num_trees_new > max_num_trees
max_num_trees = num_trees_new;
end
move_values(k) = num_trees_new;
if tabu_list(i) > iter || tabu_list(j) > iter
tabu_status(k) = 1;
end
end
% 找到最优的移动
best_move = [];
best_value = 0;
for k = 1:size(all_moves,1)
if tabu_status(k) == 1
continue;
end
if move_values(k) > best_value
best_move = all_moves(k,:);
best_value = move_values(k);
end
end
% 更新禁忌表
tabu_list = max(0, tabu_list-1);
if ~isempty(best_move)
i = best_move(1);
j = best_move(2);
S_new = S;
S_new(i) = S(j);
S_new(j) = S(i);
S = S_new;
tabu_list(i) = iter + tabu_len;
tabu_list(j) = iter + tabu_len;
end
end
end
```
在Matlab中调用该函数即可求解最优解:
```matlab
max_num_trees = plant_trees();
disp(max_num_trees);
```
注:由于禁忌搜索算法是随机化算法,每次求解结果可能不同。