用遗传算法写一个TSP问题

时间: 2024-05-13 22:14:59 浏览: 16
TSP问题是指旅行商问题,即给定一系列城市和每对城市之间的距离,求解访问每一座城市恰好一次并回到起始城市的最短回路。 遗传算法是一种启发式优化算法,可用于解决TSP问题。下面是一个用遗传算法求解TSP问题的示例代码: ``` import random # 定义城市坐标 city_locations = [(60, 200), (180, 200), (80, 180), (140, 180), (20, 160), (100, 160), (200, 160), (140, 140), (40, 120), (100, 120), (180, 100), (60, 80), (120, 80), (180, 60), (20, 40), (100, 40), (200, 40), (20, 20), (60, 20), (160, 20)] # 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 # 计算一个路径的总距离 def path_distance(path): distance_sum = 0 for i in range(len(path)): distance_sum += distance(city_locations[path[i-1]], city_locations[path[i]]) return distance_sum # 初始化种群 def init_population(pop_size, gene_length): population = [] for i in range(pop_size): individual = list(range(gene_length)) random.shuffle(individual) population.append(individual) return population # 交叉操作 def crossover(parent1, parent2): child = [-1] * len(parent1) start_pos = random.randint(0, len(parent1) - 1) end_pos = random.randint(0, len(parent1) - 1) if start_pos > end_pos: start_pos, end_pos = end_pos, start_pos for i in range(start_pos, end_pos + 1): child[i] = parent1[i] j = 0 for i in range(len(parent2)): if parent2[i] not in child: while child[j] != -1: j += 1 child[j] = parent2[i] return child # 变异操作 def mutation(individual, mutation_rate): for i in range(len(individual)): if random.random() < mutation_rate: j = random.randint(0, len(individual) - 1) individual[i], individual[j] = individual[j], individual[i] return individual # 选择操作 def selection(population, fitness, num_parents): parents = [] for i in range(num_parents): max_fitness_index = fitness.index(max(fitness)) parents.append(population[max_fitness_index]) population.pop(max_fitness_index) fitness.pop(max_fitness_index) return parents # 遗传算法求解TSP问题 def tsp_ga(pop_size, num_generations, mutation_rate): gene_length = len(city_locations) population = init_population(pop_size, gene_length) for i in range(num_generations): fitness = [1.0 / path_distance(individual) for individual in population] parents = selection(population, fitness, 2) offspring = crossover(parents[0], parents[1]) offspring = mutation(offspring, mutation_rate) population.append(offspring) fitness = [1.0 / path_distance(individual) for individual in population] best_index = fitness.index(max(fitness)) best_individual = population[best_index] return best_individual, path_distance(best_individual) # 测试 best_individual, shortest_distance = tsp_ga(100, 500, 0.01) print("最短路径:", best_individual) print("最短距离:", shortest_distance) ``` 在上面的代码中,我们定义了一个`distance()`函数来计算两个城市之间的距离,一个`path_distance()`函数来计算一个路径的总距离,一个`init_population()`函数来初始化种群,一个`crossover()`函数来进行交叉操作,一个`mutation()`函数来进行变异操作,一个`selection()`函数来进行选择操作,一个`tsp_ga()`函数来执行遗传算法求解TSP问题。 我们将初始化种群大小设置为100,迭代次数设置为500次,变异率设置为0.01,运行代码后可以得到最短路径和最短距离的输出结果。需要注意的是,由于遗传算法是一种启发式算法,无法保证得到全局最优解,因此每一次运行的结果可能会有所不同。

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