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旅行商問題TSP（蟻群演算法Java）

阿新 • • 發佈：2019-01-05
旅行商問題，即TSP問題（Traveling Salesman Problem）是數學領域中著名問題之一。假設有一個旅行商人要拜訪N個城市，他必須選擇所要走的路徑，路徑的限制是每個城市只能拜訪一次，而且最後要 回到原來出發的城市。路徑的選擇目標是要求得的路徑路程為所有路徑之中的最小值。TSP問題是一個NPC問題。這個問題一般是使用遺傳演算法去解,但是螞蟻演算法要更高效.對於c++不熟悉的我,用C語言是個噩夢,因此寫一個java程式碼,並且桌面視窗顯示結果的版本.

再來說說蟻群演算法

       各個螞蟻在沒有事先告訴他們食物在什麼地方的前提下開始尋找食物。當一隻找到食物以後，它會向環境釋放一 種揮發性分泌物pheromone (稱為資訊素,該物質隨著時間的推移會逐漸揮發消失，資訊素濃度的大小表徵路徑的遠近)來實現的，吸引其他的螞蟻過來，這樣越來越多的螞蟻會找到食物。有 些螞蟻並沒有像其它螞蟻一樣總重複同樣的路，他們會另闢蹊徑，如果另開闢的道路比原來的其他道路更短，那麼，漸漸地，更多的螞蟻被吸引到這條較短的路上 來。最後，經過一段時間執行，可能會出現一條最短的路徑被大多數螞蟻重複著。(實在不理解去度娘)


公共函式及變數

  1. package com.seul.tsp;  
  2. /* 
  3.  * 公共函式以及變數 
  4.  */
  5. publicclass PublicFun  
  6. {  
  7.     publicstaticfinaldouble ALPHA=1.0;//資訊啟發式因子，資訊素的重要程度
  8.     publicstaticfinaldouble BETA=2.0;//期望啟發式因子, 城市間距離的重要程度
  9.     publicstaticfinaldouble ROU=0.5;//資訊素殘留係數
  10.     publicstaticint N_ANT_COUNT=50;//螞蟻數量
  11.     publicstaticint N_IT_COUNT=200;//迭代次數
  12.     public
    staticint N_CITY_COUNT=15;//城市數量
  13.     publicstaticfinaldouble DBQ=100.0;//總資訊素
  14.     publicstaticfinaldouble DB_MAX=Math.pow(10,9);//一個標誌數,用來初始化一個比較大的最優路徑
  15.     //兩兩城市間的資訊量
  16.     publicstaticdouble[][] g_Trial;  
  17.     //兩兩城市間的距離
  18.     publicstaticdouble[][] g_Distance;  
  19.     //返回指定範圍內的隨機整數
  20.     publicstaticint rnd(int nLow,int nUpper)  
  21.     {  
  22.         return (int) (Math.random()*(nUpper-nLow)+nLow);  
  23.     }  
  24.     //返回指定範圍內的隨機浮點數
  25.     publicstaticdouble rnd(double dbLow,double dbUpper)  
  26.     {  
  27.         return Math.random()*(dbUpper-dbLow)+dbLow;  
  28.     }  
  29. }  

螞蟻類
  1. package com.seul.tsp;  
  2. /* 
  3.  * 螞蟻類 
  4.  * 使用物件的複製,必須實現Cloneable介面,然後重寫Object中clone()方法 
  5.  */
  6. publicclass Ant implements Cloneable  
  7. {  
  8.     publicint[] m_nPath=newint[PublicFun.N_CITY_COUNT];//螞蟻走過的路徑
  9.     publicdouble m_dbPathLength;//螞蟻走過的路徑長度
  10.     publicint[] m_nAllowedCity=newint[PublicFun.N_CITY_COUNT];//螞蟻沒有去過的城市
  11.     publicint m_nCurCityNo;//當前所在城市的編號
  12.     publicint m_nMovedCityCount;//已經去過的城市數量
  13.     /* 
  14.      * 初始化函式,螞蟻搜尋前呼叫該方法 
  15.      */
  16.     publicvoid Init()  
  17.     {  
  18.         for (int i = 0; i < PublicFun.N_CITY_COUNT; i++)  
  19.         {  
  20.             m_nAllowedCity[i]=1;//設定全部城市沒有去過
  21.             m_nPath[i]=0;//螞蟻走過的路徑全部設定為0
  22.         }  
  23.         m_dbPathLength=0.0; //螞蟻走過的路徑長度設定為0
  24.         m_nCurCityNo=PublicFun.rnd(0,PublicFun.N_CITY_COUNT);//隨機選擇一個出發城市
  25.         m_nPath[0]=m_nCurCityNo;//把出發城市儲存的路徑陣列中
  26.         m_nAllowedCity[m_nCurCityNo]=0;//標識出發城市已經去過了
  27.         m_nMovedCityCount=1;//已經去過的城市設定為1;
  28.     }  
  29.     /* 
  30.      * 覆蓋Object中的clone()方法 
  31.      * 實現物件的複製 
  32.      */
  33.     protected Object clone() throws CloneNotSupportedException  
  34.     {  
  35.         returnsuper.clone();  
  36.     }  
  37.     /* 
  38.      * 選擇下一個城市 
  39.      * 返回值為城市編號 
  40.      */
  41.     publicint ChooseNextCity()  
  42.     {  
  43.         int nSelectedCity=-1;//返回結果,初始化為-1
  44.         //計算當前城市和沒去過城市的資訊素的總和
  45.         double dbTotal=0.0;  
  46.         double[] prob=newdouble[PublicFun.N_CITY_COUNT];//用來儲存各個城市被選中的概率
  47.         for (int i = 0; i < PublicFun.N_CITY_COUNT; i++)  
  48.         {  
  49.             if(m_nAllowedCity[i]==1)//城市沒去過
  50.             {  
  51.                 //該城市和當前城市的資訊素
  52.                 prob[i]=Math.pow(PublicFun.g_Trial[m_nCurCityNo][i], PublicFun.ALPHA)*Math.pow(1.0/PublicFun.g_Distance[m_nCurCityNo][i],PublicFun.BETA);  
  53.                 dbTotal=dbTotal+prob[i];//累加資訊素
  54.             }  
  55.             else//如果城市去過了 則被選中的概率為0;
  56.             {  
  57.                 prob[i]=0.0;  
  58.             }  
  59.         }  
  60.         //進行輪盤選擇
  61.         double dbTemp=0.0;  
  62.         if(dbTotal>0.0)//如果總的資訊素大於0

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