文化基因算法求解TSP问题的研究
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TSP的几种求解方法及其优缺点一、什么是TSP问题旅行商问题,简称TSP,即给定n个城市和两两城市之间的距离,要求确定一条经过各城市当且仅当一次的最短路线。
其图论描述为:给定图G=(V,A),其中V为顶点集,A 为各顶点相互连接组成的边集,设D=(dij)是由顶点i和顶点j之间的距离所组成的距离矩阵,要求确定一条长度最短的Hamilton回路,即遍历所有顶点当且仅当一次的最短距离。
旅行商问题可分为如下两类:1)对称旅行商问题(dij=dji,Πi,j=1,2,3,⋯,n);2)非对称旅行商问题(dij≠dji,ϖi,j=1,2,3,⋯,n)。
非对称旅行商问题较难求解,我们一般是探讨对称旅行商问题的求解。
若对于城市V={v1,v2,v3,⋯,v n}的一个访问顺序为T={t1,t2,t3,⋯,t i,⋯,t n},其中t i∈V(i=1,2,3,⋯,n),且记t n+1=t1,则旅行商问题的数学模型为:minL=。
TSP是一个典型的组合优化问题,并且是一个NP完全难题,是诸多领域内出现的多种复杂问题的集中概括和简化形式,并且已成为各种启发式的搜索、优化算法的间接比较标准。
因此,快速、有效地解决TSP有着重要的理论价值和极高的实际应用价值。
二、主要求解方法基于TSP的问题特性,构造型算法成为最先开发的求解算法,如最近邻点、最近合并、最近插入、最远插入、最近添加、贪婪插入等。
但是,由于构造型算法优化质量较差,迄今为止已开发了许多性能较好的改进型搜索算法,主要有:1)模拟退火算法2)禁忌搜索算法3)Hopfield神经网络优化算法4)蚁群算法5)遗传算法6)混合优化策略2.1 模拟退火算法方法1)编码选择:采用描述TSP解的最常用的一种策略——路径编码。
2)SA状态产生函数的设计:对于基于路径编码的SA状态产生函数操作,可将其设计为:①互换操作(SWAP);②逆序操作(INV);③插入操作(INS)。
3)SA状态接受函数的设计:min{1,exp(-△/t)}>random[0,1]准则是作为接受新状态的条件最常用的方案,其中△为新旧状态的目标值差,t为”温度”。
智能优化实验报告基于遗传算法的TSP问题求解研究一、问题描述1、TSP问题的概述旅行商问题 (Traveling Salesman Problem,简称 TSP) 是一个经典的组合化问题。
它可以描述为:一个商品推销员要去若干个城市推销商品,从一个城出发需要经过所有城市后回到出发地,应如何选择行进路线以使总行程短。
从图论的角度看,该问题实质是在一个带权完全无向图中找一个权值最的小回路。
在寻找最短路径问题上,有时不仅要知道两个指定顶点间的最短路径,还需要知道某个顶点到其他任意顶点间的最短路径。
旅行商问题也是经典的组合数学的问题,生活中随处可见这类组合数学问题。
例如,计算下列赛制下的总的比赛次数:n个球队比赛,每队只和其他队比赛一次。
在纸上画一个网络,用铅笔沿着网络的线路走,在笔不离开纸面且不重复线路的条件下,一笔画出网络图。
一个邮递员从邮局出发,要走完他所管辖的街道,他应该选择什么样的路径,这就是著名的“中国邮递员问题”。
一个通调网络怎样布局最节省?美国的贝尔实验室和IBM公司都有世界一流的组合数学家在研究这个问题,这个问题直接关系到巨大的经济利益。
库房和运输的管理也是典型的组合数学问题,怎样安排运输使得库房充分发挥作用,进一步来说,货物放在什么地方最便于存取。
上述的这些例子中,其中一部分就和旅行商问题有关系。
2、TSP问题研究意义解决旅行商问题有着极其重要的理论和现实意义。
从理论层面来讲,解TSP不仅为其他算法提供了思想方法平台,使这些算法广泛地应用于各种组合优化问题;而且经常被用来测试算法的优劣,如模拟退火算法、禁忌搜索、神经网络、进化算法等,都可用旅行商问题来测试。
从实际应用层面来讲,旅行商问题作为一个理想化的问题,尽管多数的研究成果不是为了直接的应用,但却被广泛地转化为许多组合优化问题,最直接的就是其在交通、物流和大规模生产中的应用。
3、TSP问题的解决TSP问题是诸多领域内出现的多种复杂问题的集中概括和简化形式。
报告题目:基于Matlab的遗传算法解决TSP问题说明:该文包括了基于Matlab的遗传算法解决TSP问题的基本说明,并在文后附录了实现该算法的所有源代码。
此代码经过本人的运行,没有发现错误,结果比较接近理论最优值,虽然最优路径图有点交叉。
因为本人才疏学浅,本报告及源代码的编译耗费了本人较多的时间与精力,特收取下载积分,还请见谅。
若有什么问题,可以私信,我们共同探讨这一问题。
希望能对需要这方面的知识的人有所帮助!1.问题介绍旅行商问题(Traveling Salesman Problem,简称TSP)是一个经典的组合优化问题。
它可以描述为:一个商品推销员要去若干个城市推销商品,从一个城市出发,需要经过所有城市后,回到出发地,应如何选择行进路线,以使总行程最短。
从图论的角度看,该问题实质是在一个带权完全无向图中。
找一个权值最小的Hemilton回路。
其数学描述为:设有一个城市集合其中每对城市之间的距离(),i j d c c R +∈,求一对经过C中每个城市一次的路线()12,,n c c c ΠΠΠ⋯使()()()1111min ,,n i n i i d c c d c c −ΠΠΠΠ+=+∑其中()12,,12n n ΠΠΠ⋯⋯是,的一个置换。
2.遗传算法2.1遗传算法基本原理遗传算法是由美国J.Holland 教授于1975年在他的专著《自然界和人工系统的适应性》中首先提出的,它是一类借鉴生物界自然选择和自然遗传机制的随机化搜索算法。
遗传算法模拟自然选择和自然遗传过程中发生的繁殖、交叉和基因突变现象,在每次迭代中都保留一组候选解,并按某种指标从解群中选取较优的个体,利用遗传算子(选择、交叉和变异)对这些个体进行组合,产生新一代的候选解群,重复此过程,直到满足某种收敛指标为止。
遗传算法,在本质上是一种不依赖具体问题的直接搜索方法,是一种求解问题的高效并行全局搜索方法。
遗传算法在模式识别、神经网络、图像处理、机器学习、工业优化控制、自适应控制、负载平衡、电磁系统设计、生物科学、社会科学等方面都得到了应用。