python 遗传算法 TSP

时间: 2023-09-13 07:11:56 浏览: 45
遗传算法是一种用于解决优化问题的启发式算法,可以用于解决旅行商问题(TSP)。在TSP中,旅行商需要找到一条最短路径,经过所有城市且每个城市只经过一次。 下面是一个简单的Python代码示例,演示如何使用遗传算法解决TSP问题: ```python import random # 初始化种群 def initial_population(num_cities, pop_size): population = [] for _ in range(pop_size): # 随机生成一个城市序列 cities = list(range(num_cities)) random.shuffle(cities) population.append(cities) return population # 计算路径长度 def calculate_distance(cities, dist_matrix): distance = 0 for i in range(len(cities) - 1): distance += dist_matrix[cities[i]][cities[i+1]] distance += dist_matrix[cities[-1]][cities[0]] # 回到起点 return distance # 选择父代 def selection(population, dist_matrix): fitnesses = [1 / calculate_distance(cities, dist_matrix) for cities in population] total_fitness = sum(fitnesses) probabilities = [fitness / total_fitness for fitness in fitnesses] parents = random.choices(population, probabilities, k=2) return parents # 交叉操作 def crossover(parents): parent1, parent2 = parents child = [None] * len(parent1) start_idx = random.randint(0, len(parent1) - 1) end_idx = random.randint(start_idx, len(parent1) - 1) child[start_idx:end_idx+1] = parent1[start_idx:end_idx+1] remaining_cities = [city for city in parent2 if city not in child] idx = end_idx + 1 for city in remaining_cities: if child[idx] is None: child[idx] = city idx = (idx + 1) % len(child) return child # 变异操作 def mutation(child): idx1, idx2 = random.sample(range(len(child)), 2) child[idx1], child[idx2] = child[idx2], child[idx1] return child # 遗传算法主循环 def genetic_algorithm(num_cities, dist_matrix, pop_size, num_generations): population = initial_population(num_cities, pop_size) for _ in range(num_generations): new_population = [] for _ in range(pop_size // 2): parents = selection(population, dist_matrix) child = crossover(parents) if random.random() < mutation_rate: child = mutation(child) new_population.append(child) population = new_population best_solution = min(population, key=lambda cities: calculate_distance(cities, dist_matrix)) best_distance = calculate_distance(best_solution, dist_matrix) return best_solution, best_distance # 示例用法 dist_matrix = [ [0, 2, 9, 10], [1, 0, 6, 4], [15, 7, 0, 8], [6, 3, 12, 0] ] num_cities = len(dist_matrix) pop_size = 100 num_generations = 100 mutation_rate = 0.1 best_solution, best_distance = genetic_algorithm(num_cities, dist_matrix, pop_size, num_generations) print("Best solution:", best_solution) print("Best distance:", best_distance) ``` 请注意,这只是一个简单的示例,实际上你可能需要更复杂的交叉和变异操作,以及更复杂的适应度函数来适应不同问题的需求。

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