QQ登录

只需要一步,快速开始

 注册地址  找回密码
查看: 4729|回复: 16
打印 上一主题 下一主题

一道TSP问题的多种解法(模拟退火,遗传算法,改进遗传算法)

[复制链接]
字体大小: 正常 放大

24

主题

14

听众

3070

积分

升级  35.67%

  • TA的每日心情
    奋斗
    2015-3-16 21:31
  • 签到天数: 86 天

    [LV.6]常住居民II

    超级版主

    新人进步奖

    群组数学中国_哈工大群

    跳转到指定楼层
    1#
    发表于 2015-1-31 13:43 |只看该作者 |倒序浏览
    |招呼Ta 关注Ta
    本帖最后由 平凡如我 于 2015-1-31 13:42 编辑

    已知100个目标的经度、纬度如下表所示:

    经度和纬度数据表


    经度 纬度  经度 纬度 经度 纬度 经度 纬度
    53.7121   15.3046        51.1758    0.0322        46.3253   28.2753        30.3313    6.9348
    56.5432   21.4188        10.8198   16.2529        22.7891   23.1045        10.1584   12.4819
    20.1050   15.4562        1.9451    0.2057        26.4951   22.1221        31.4847    8.9640
    26.2418   18.1760        44.0356   13.5401        28.9836   25.9879        38.4722   20.1731
    28.2694   29.0011        32.1910    5.8699        36.4863   29.7284        0.9718   28.1477
    8.9586   24.6635        16.5618   23.6143        10.5597   15.1178        50.2111   10.2944
    8.1519    9.5325        22.1075   18.5569        0.1215   18.8726        48.2077   16.8889
    31.9499   17.6309        0.7732    0.4656        47.4134   23.7783        41.8671   3.5667
    43.5474    3.9061        53.3524   26.7256        30.8165   13.4595        27.7133    5.0706
    23.9222    7.6306        51.9612   22.8511        12.7938   15.7307        4.9568    8.3669
    21.5051   24.0909        15.2548   27.2111        6.2070    5.1442        49.2430   16.7044
    17.1168   20.0354        34.1688   22.7571        9.4402    3.9200        11.5812   14.5677
    52.1181    0.4088        9.5559  11.4219        24.4509    6.5634        26.7213   28.5667
    37.5848   16.8474        35.6619    9.9333        24.4654    3.1644        0.7775    6.9576
    14.4703   13.6368        19.8660  15.1224        3.1616    4.2428        18.5245   14.3598
    58.6849   27.1485        39.5168   16.9371        56.5089   13.7090        52.5211   15.7957
    38.4300    8.4648        51.8181   23.0159        8.9983   23.6440        50.1156   23.7816
    13.7909    1.9510        34.0574   23.3960        23.0624    8.4319        19.9857    5.7902
    40.8801   14.2978        58.8289   14.5229        18.6635    6.7436        52.8423   27.2880
    39.9494   29.5114        47.5099   24.0664        10.1121   27.2662        28.7812   27.6659
    8.0831   27.6705        9.1556   14.1304        53.7989    0.2199        33.6490    0.3980
    1.3496   16.8359        49.9816    6.0828        19.3635  17.6622        36.9545   23.0265
    15.7320   19.5697        11.5118  17.3884        44.0398   16.2635        39.7139   28.4203
    6.9909   23.1804        38.3392   19.9950        24.6543   19.6057        36.9980   24.3992
    4.1591    3.1853        40.1400   20.3030        23.9876    9.4030        41.1084   27.7149
    我方有一基地,经度和纬度为(70,40).假设我方飞机的速度为1000km/h.我方排一飞机从基地出发,侦查完所有目标回到基地,在每一目标侦查时间不计,求飞机所花费的时间?

    这是一个典型的TSP问题,下面给出了三种解决方案:
    一、模拟退火:

    clc,clear
    load sj.txt %加载敌方100 个目标的数据,数据按照表格中的位置保存在纯文本
    文件sj.txt 中
    x=sj(:,1:2:8);x=x(;
    y=sj(:,2:2:8);y=y(;
    sj=[x y]; d1=[70,40];
    sj=[d1;sj;d1]; sj=sj*pi/180;
    d=zeros(102); %距离矩阵d
    for i=1:101
    for j=i+1:102
    temp=cos(sj(i,1)-sj(j,1))*cos(sj(i,2))*cos(sj(j,2))+sin(sj(i,2))*sin(sj(j,2));
    d(i,j)=6370*acos(temp);
    end
    end
    d=d+d';
    S0=[];Sum=inf;
    rand('state',sum(clock));
    for j=1:1000
    S=[1 1+randperm(100),102];
    temp=0;
    for i=1:101
    temp=temp+d(S(i),S(i+1));
    end
    if temp<Sum
    S0=S;Sum=temp;
    end
    end
    e=0.1^30;L=20000;at=0.999;T=1;
    %退火过程
    for k=1
    %产生新解
    c=2+floor(100*rand(1,2));
    c=sort(c);
    c1=c(1);c2=c(2);
    %计算代价函数值
    df=d(S0(c1-1),S0(c2))+d(S0(c1),S0(c2+1))-d(S0(c1-1),S0(c1))-d(S0(c2),S0(c2+1));
    %接受准则
    if df<0
    S0=[S0(1:c1-1),S0(c2:-1:c1),S0(c2+1:102)];
    Sum=Sum+df;
    elseif exp(-df/T)>rand(1)
    S0=[S0(1:c1-1),S0(c2:-1:c1),S0(c2+1:102)];
    Sum=Sum+df;
    end
    T=T*at;
    if T<e
    break;
    end
    end
    % 输出巡航路径及路径长度
    S0,Sum

    二、遗传算法:

    clc,clear
    load sj.txt %加载敌方100 个目标的数据
    x=sj(:,1:2:8); x=x(;
    y=sj(:,2:2:8); y=y(;
    sj=[x y]; d1=[70,40];
    sj0=[d1;sj;d1]; sj=sj0*pi/180;
    d=zeros(102); %距离矩阵d
    for i=1:101
    for j=i+1:102
    temp=cos(sj(i,1)-sj(j,1))*cos(sj(i,2))*cos(sj

    (j,2))+sin(sj(i,2))*sin(sj(j,2));
    d(i,j)=6370*acos(temp);
    end
    end
    d=d+d';L=102;w=50;dai=100;
    %通过改良圈算法选取优良父代A
    for k=1:w
    c=randperm(100);
    c1=[1,c+1,102];
    flag=1;
    while flag>0
    flag=0;
    for m=1-3
    for n=m+2-1
    if d(c1(m),c1(n))+d(c1(m+1),c1(n+1))<d(c1(m),c1(m

    +1))+d(c1(n),c1(n+1))
    flag=1;
    c1(m+1:n)=c1(n:-1:m+1);
    end
    end
    end
    end
    J(k,c1)=1:102;
    end
    J=J/102;
    J(:,1)=0;J(:,102)=1;
    rand('state',sum(clock));
    %遗传算法实现过程
    A=J;
    for k=1:dai %产生0~1 间随机数列进行编码
    B=A;
    c=randperm(w);
    %交配产生子代B
    for i=1:2:w
    F=2+floor(100*rand(1));
    temp=B(c(i),F:102);
    B(c(i),F:102)=B(c(i+1),F:102);
    B(c(i+1),F:102)=temp;
    end
    %变异产生子代C
    by=find(rand(1,w)<0.1);
    if length(by)==0
    by=floor(w*rand(1))+1;
    end
    C=A(by,;
    L3=length(by);
    for j=13
    bw=2+floor(100*rand(1,3));
    bw=sort(bw);
    C(j,=C(j,[1:bw(1)-1,bw(2)+1:bw(3),bw(1):bw(2),bw

    (3)+1:102]);
    end
    G=[A;B;C];
    TL=size(G,1);
    %在父代和子代中选择优良品种作为新的父代
    [dd,IX]=sort(G,2);temp(1:TL)=0;
    for j=1:TL
    for i=1:101
    temp(j)=temp(j)+d(IX(j,i),IX(j,i+1));
    end
    end
    [DZ,IZ]=sort(temp);
    A=G(IZ(1:w),;
    end
    path=IX(IZ(1),
    long=DZ(1)
    toc
    xx=sj0(path,1);yy=sj0(path,2);
    plot(xx,yy,'-o')

    三、改进遗传算法:
    clc,clear
    load sj.txt %加载敌方100 个目标的数据
    x=sj(:,1:2:8);x=x(;
    y=sj(:,2:2:8);y=y(;
    sj=[x y];
    d1=[70,40];
    sj=[d1;sj;d1];
    sj=sj*pi/180;
    d=zeros(102); %距离矩阵d
    for i=1:101
    for j=i+1:102
    temp=cos(sj(i,1)-sj(j,1))*cos(sj(i,2))*cos(sj

    (j,2))+sin(sj(i,2))*sin(sj(j,2));
    d(i,j)=6370*acos(temp);
    end
    end
    d=d+d';L=102;w=50;dai=100;
    %通过改良圈算法选取优良父代A
    for k=1:w
    c=randperm(100);
    c1=[1,c+1,102];
    flag=1;
    while flag>0
    flag=0;
    for m=1-3
    for n=m+2-1
    if d(c1(m),c1(n))+d(c1(m+1),c1(n+1))<d(c1(m),c1(m

    +1))+d(c1(n),c1(n+1))
    flag=1;
    c1(m+1:n)=c1(n:-1:m+1);
    end
    end
    end
    end
    J(k,c1)=1:102;
    end
    J=J/102;
    J(:,1)=0;J(:,102)=1;
    rand('state',sum(clock));
    %遗传算法实现过程
    A=J;
    for k=1:dai %产生0~1 间随机数列进行编码
    B=A;
    %交配产生子代B
    for i=1:2:w
    ch0=rand;ch(1)=4*ch0*(1-ch0);
    for j=2:50
    ch(j)=4*ch(j-1)*(1-ch(j-1));
    end
    ch=2+floor(100*ch);
    temp=B(i,ch);
    B(i,ch)=B(i+1,ch);
    B(i+1,ch)=temp;
    end
    %变异产生子代C
    by=find(rand(1,w)<0.1);
    if length(by)==0
    by=floor(w*rand(1))+1;
    end
    C=A(by,;
    L3=length(by);
    for j=13
    bw=2+floor(100*rand(1,3));
    bw=sort(bw);
    C(j,=C(j,[1:bw(1)-1,bw(2)+1:bw(3),bw(1):bw(2),bw

    (3)+1:102]);
    end
    G=[A;B;C];
    TL=size(G,1);
    %在父代和子代中选择优良品种作为新的父代
    [dd,IX]=sort(G,2);temp(1:TL)=0;
    for j=1:TL
    for i=1:101
    temp(j)=temp(j)+d(IX(j,i),IX(j,i+1));
    end
    end
    [DZ,IZ]=sort(temp);
    A=G(IZ(1:w),;
    end
    path=IX(IZ(1),
    long=DZ(1)

    matlab源程序见附件
    实验运行结果如图
    ——摘自《数学建模算法与应用》司守奎主编





    模拟退火.jpg (154.6 KB, 下载次数: 309)

    模拟退火

    模拟退火

    遗传算法.jpg (145.75 KB, 下载次数: 322)

    遗传算法

    遗传算法

    改进遗传算法.jpg (146.65 KB, 下载次数: 310)

    改进遗传

    改进遗传

    模拟退火.zip

    914 Bytes, 下载次数: 5, 下载积分: 体力 -2 点

    售价: 6 点体力  [记录]

    遗传算法.zip

    1.38 KB, 下载次数: 5, 下载积分: 体力 -2 点

    售价: 6 点体力  [记录]

    改进遗传算法.zip

    1.46 KB, 下载次数: 6, 下载积分: 体力 -2 点

    售价: 6 点体力  [记录]

    点评

    3093665409  好贵  发表于 2022-8-4 15:03
    zan
    转播转播0 分享淘帖0 分享分享0 收藏收藏1 支持支持1 反对反对0 微信微信

    2

    主题

    12

    听众

    38

    积分

    升级  34.74%

  • TA的每日心情
    奋斗
    2015-2-5 00:18
  • 签到天数: 9 天

    [LV.3]偶尔看看II

    群组2015美赛备战交流群组

    回复

    使用道具 举报

    0

    主题

    11

    听众

    16

    积分

    升级  11.58%

  • TA的每日心情
    开心
    2015-2-5 16:56
  • 签到天数: 4 天

    [LV.2]偶尔看看I

    自我介绍
    擅长数学分析、文字书写

    社区QQ达人

    群组2015美赛备战交流群组

    回复

    使用道具 举报

    0

    主题

    11

    听众

    118

    积分

    升级  9%

  • TA的每日心情
    开心
    2015-2-7 07:39
  • 签到天数: 33 天

    [LV.5]常住居民I

    社区QQ达人

    群组2014第三期英语写作

    回复

    使用道具 举报

    0

    主题

    11

    听众

    118

    积分

    升级  9%

  • TA的每日心情
    开心
    2015-2-7 07:39
  • 签到天数: 33 天

    [LV.5]常住居民I

    社区QQ达人

    群组2014第三期英语写作

    回复

    使用道具 举报

    hihohiho        

    0

    主题

    11

    听众

    131

    积分

    升级  15.5%

  • TA的每日心情
    慵懒
    2016-1-26 15:47
  • 签到天数: 51 天

    [LV.5]常住居民I

    邮箱绑定达人 社区QQ达人

    回复

    使用道具 举报

    1

    主题

    13

    听众

    65

    积分

    升级  63.16%

  • TA的每日心情
    开心
    2015-2-3 08:02
  • 签到天数: 12 天

    [LV.3]偶尔看看II

    邮箱绑定达人 社区QQ达人

    回复

    使用道具 举报

    1

    主题

    11

    听众

    214

    积分

    升级  57%

  • TA的每日心情
    奋斗
    2015-2-6 08:13
  • 签到天数: 6 天

    [LV.2]偶尔看看I

    社区QQ达人 邮箱绑定达人

    回复

    使用道具 举报

    Fisher'C        

    0

    主题

    12

    听众

    128

    积分

    升级  14%

  • TA的每日心情

    2017-9-12 17:19
  • 签到天数: 68 天

    [LV.6]常住居民II

    社区QQ达人

    群组2015国赛冲刺

    群组2015国赛优秀论文解析

    群组2016研赛备战群组

    群组2017国赛备战群组

    回复

    使用道具 举报

    lyr1994        

    0

    主题

    11

    听众

    5

    积分

    升级  0%

    该用户从未签到

    自我介绍
    哈哈

    社区QQ达人

    回复

    使用道具 举报

    您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册地址

    qq
    收缩
    • 电话咨询

    • 04714969085
    fastpost

    关于我们| 联系我们| 诚征英才| 对外合作| 产品服务| QQ

    手机版|Archiver| |繁體中文 手机客户端  

    蒙公网安备 15010502000194号

    Powered by Discuz! X2.5   © 2001-2013 数学建模网-数学中国 ( 蒙ICP备14002410号-3 蒙BBS备-0002号 )     论坛法律顾问:王兆丰

    GMT+8, 2025-8-27 13:05 , Processed in 0.793652 second(s), 111 queries .

    回顶部