遗传算法解决TSP问题的matlab程序

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1.遗传算法解决TSP 问题(附matlab源程序)

2.知n个城市之间的相互距离,现有一个推销员必须遍访这n个城市,并且每个城市

3.只能访问一次,最后又必须返回出发城市。如何安排他对这些城市的访问次序,可使其

4.旅行路线的总长度最短?

5.用图论的术语来说,假设有一个图g=(v,e),其中v是顶点集,e是边集,设d=(dij)

6.是由顶点i和顶点j之间的距离所组成的距离矩阵,旅行商问题就是求出一条通过所有顶

7.点且每个顶点只通过一次的具有最短距离的回路。

8.这个问题可分为对称旅行商问题(dij=dji,,任意i,j=1,2,3,…,n)和非对称旅行商

9.问题(dij≠dji,,任意i,j=1,2,3,…,n)。

10.若对于城市v={v1,v2,v3,…,vn}的一个访问顺序为t=(t1,t2,t3,…,ti,…,tn),其中

11.ti∈v(i=1,2,3,…,n),且记tn+1= t1,则旅行商问题的数学模型为:

12.min l=σd(t(i),t(i+1)) (i=1,…,n)

13.旅行商问题是一个典型的组合优化问题,并且是一个np难问题,其可能的路径数目

14.与城市数目n是成指数型增长的,所以一般很难精确地求出其最优解,本文采用遗传算法

15.求其近似解。

16.遗传算法:

17.初始化过程:用v1,v2,v3,…,vn代表所选n个城市。定义整数pop-size作为染色体的个数

18.,并且随机产生pop-size个初始染色体,每个染色体为1到18的整数组成的随机序列。

19.适应度f的计算:对种群中的每个染色体vi,计算其适应度,f=σd(t(i),t(i+1)).

20.评价函数eval(vi):用来对种群中的每个染色体vi设定一个概率,以使该染色体被选中

21.的可能性与其种群中其它染色体的适应性成比例,既通过轮盘赌,适应性强的染色体被

22.选择产生后台的机会要大,设alpha∈(0,1),本文定义基于序的评价函数为eval(vi)=al

23.pha*(1-alpha).^(i-1) 。[随机规划与模糊规划]

24.选择过程:选择过程是以旋转赌轮pop-size次为基础,每次旋转都为新的种群选择一个

25.染色体。赌轮是按每个染色体的适应度进行选择染色体的。

26.step1 、对每个染色体vi,计算累计概率qi,q0=0;qi=σeval(vj) j=1,…,i;i=1,

27.…pop-size.

28.step2、从区间(0,pop-size)中产生一个随机数r;

29.step3、若qi-1 step4、重复step2和step3共pop-size次,这样可以得到pop-size个复制的染色体。

30.grefenstette编码:由于常规的交叉运算和变异运算会使种群中产生一些无实际意义的

31.染色体,本文采用grefenstette编码《遗传算法原理及应用》可以避免这种情况的出现

32.。所谓的grefenstette编码就是用所选队员在未选(不含淘汰)队员中的位置,如:

33.8 15 2 16 10 7 4 3 11 14 6 12 9 5 18 13 17 1

34.对应:

35.8 14 2 13 8 6 3 2 5 7 3 4 3 2 4 2 2 1。

36.交叉过程:本文采用常规单点交叉。为确定交叉操作的父代,从到pop-size重复以下过

37.程:从[0,1]中产生一个随机数r,如果r 将所选的父代两两组队,随机产生一个位置进行交叉,如:

38.8 14 2 13 8 6 3 2 5 7 3 4 3 2 4 2 2 1

39. 6 12 3 5 6 8 5 6 3 1 8 5 6 3 3 2 1 1

40.交叉后为:

41.8 14 2 13 8 6 3 2 5 1 8 5 6 3 3 2 1 1

42. 6 12 3 5 6 8 5 6 3 7 3 4 3 2 4 2 2 1

43.变异过程:本文采用均匀多点变异。类似交叉操作中选择父代的过程,在r 选择多个染色体vi作为父代。对每一个

选择的父代,随机选择多个位置,使其在每位置

44.按均匀变异(该变异点xk的取值范围为[ukmin,ukmax],产生一个[0,1]中随机数r,该点

45.变异为x'k=ukmin+r(ukmax-ukmin))操作。如:

46.8 14 2 13 8 6 3 2 5 7 3 4 3 2 4 2 2 1

47.变异后:

48.8 14 2 13 10 6 3 2 2 7 3 4 5 2 4 1 2 1

49.反grefenstette编码:交叉和变异都是在grefenstette编码之后进行的,为了循环操作

50.和返回最终结果,必须逆grefenstette编码过程,将编码恢复到自然编码。

51.循环操作:判断是否满足设定的带数xzome,否,则跳入适应度f的计算;是,结束遗传

52.操作,跳出。

53.

54.

55.

56.matlab 代码

57.

58.

59.

60.distTSP.txt

61.0 6 18 4 8

62.7 0 17 3 7

63. 4 4 0 4 5

64.20 19 24 0 22

65.8 8 16 6 0

66.%GATSP.m

67.function gatsp1()

68.clear;

69.load distTSP.txt;

70.distance=distTSP;

71.N=5;

72.ngen=100;

73.ngpool=10;

74.%ngen=input('# of generations to evolve = ');

75.%ngpool=input('# of chromosoms in the gene pool = '); % size of genepool

76.gpool=zeros(ngpool,N+1); % gene pool

77.for i=1:ngpool, % intialize gene pool

78.gpool(i,:)=[1 randomize([2:N]')' 1];

79.for j=1:i-1

80.while gpool(i,:)==gpool(j,:)

81.gpool(i,:)=[1 randomize([2:N]')' 1];

82.end

83.end

84.end

85.

86.costmin=100000;

87.tourmin=zeros(1,N);