基于Boltzmann机的求解TSP问题的实验报告
TSP问题求解实验报告
TSP问题求解（一）实验目的熟悉和掌握遗传算法的原理，流程和编码策略，并利用遗传求解函数优化问题，理解求解TSP问题的流程并测试主要参数对结果的影响。
（二）实验原理巡回旅行商问题给定一组n个城市和俩俩之间的直达距离，寻找一条闭合的旅程，使得每个城市刚好经过一次且总的旅行距离最短。
TSP问题也称为货郎担问题，是一个古老的问题。
最早可以追溯到1759年Euler提出的骑士旅行的问题。
1948年，由美国兰德公司推动，TSP成为近代组合优化领域的典型难题。
TSP是一个具有广泛的应用背景和重要理论价值的组合优化问题。
近年来，有很多解决该问题的较为有效的算法不断被推出，例如Hopfield神经网络方法，模拟退火方法以及遗传算法方法等。
TSP搜索空间随着城市数n的增加而增大,所有的旅程路线组合数为(n-1)!/2。
在如此庞大的搜索空间中寻求最优解，对于常规方法和现有的计算工具而言，存在着诸多计算困难。
借助遗传算法的搜索能力解决TSP问题，是很自然的想法。
基本遗传算法可定义为一个8元组：（SGA）=（C，E，P0，M，Φ，Г，Ψ，Τ）C ——个体的编码方法，SGA使用固定长度二进制符号串编码方法；E ——个体的适应度评价函数；P0——初始群体；M ——群体大小，一般取20—100；Ф——选择算子，SGA使用比例算子；Г——交叉算子，SGA使用单点交叉算子；Ψ——变异算子，SGA使用基本位变异算子；Т——算法终止条件，一般终止进化代数为100—500；问题的表示对于一个实际的待优化问题，首先需要将其表示为适合于遗传算法操作的形式。
用遗传算法解决TSP，一个旅程很自然的表示为n个城市的排列，但基于二进制编码的交叉和变异操作不能适用。
路径表示是表示旅程对应的基因编码的最自然，最简单的表示方法。
它在编码，解码，存储过程中相对容易理解和实现。
例如：旅程（5-1-7-8-9-4-6-2-3）可以直接表示为（5 1 7 8 9 4 6 2 3）（三）实验内容N>=8。
实验六：遗传算法求解TSP问题实验3篇
实验六：遗传算法求解TSP问题实验3篇以下是关于遗传算法求解TSP问题的实验报告，分为三个部分，总计超过3000字。
一、实验背景与原理1.1 实验背景旅行商问题（Traveling Salesman Problem，TSP）是组合优化中的经典问题。
给定一组城市和每两个城市之间的距离，求解访问每个城市一次并返回出发城市的最短路径。
TSP 问题具有很高的研究价值，广泛应用于物流、交通运输、路径规划等领域。
1.2 遗传算法原理遗传算法（Genetic Algorithm，GA）是一种模拟自然选择和遗传机制的搜索算法。
它通过选择、交叉和变异操作生成新一代解，逐步优化问题的解。
遗传算法具有全局搜索能力强、适用于多种优化问题等优点。
二、实验设计与实现2.1 实验设计本实验使用遗传算法求解TSP问题，主要包括以下步骤：（1）初始化种群：随机生成一定数量的个体（路径），每个个体代表一条访问城市的路径。
（2）计算适应度：根据路径长度计算每个个体的适应度，适应度越高，路径越短。
（3）选择操作：根据适应度选择优秀的个体进入下一代。
（4）交叉操作：随机选择两个个体进行交叉，生成新的个体。
（5）变异操作：对交叉后的个体进行变异，增加解的多样性。
（6）更新种群：将新生成的个体替换掉上一代适应度较低的个体。
（7）迭代：重复步骤（2）至（6），直至满足终止条件。
2.2 实验实现本实验使用Python语言实现遗传算法求解TSP问题。
以下为实现过程中的关键代码：（1）初始化种群```pythondef initialize_population(city_num, population_size): population = []for _ in range(population_size):individual = list(range(city_num))random.shuffle(individual)population.append(individual)return population```（2）计算适应度```pythondef calculate_fitness(population, distance_matrix): fitness = []for individual in population:path_length =sum([distance_matrix[individual[i]][individual[i+1]] for i in range(len(individual) 1)])fitness.append(1 / path_length)return fitness```（3）选择操作```pythondef selection(population, fitness, population_size): selected_population = []fitness_sum = sum(fitness)fitness_probability = [f / fitness_sum for f in fitness]for _ in range(population_size):individual = random.choices(population, fitness_probability)[0]selected_population.append(individual)return selected_population```（4）交叉操作```pythondef crossover(parent1, parent2):index1 = random.randint(0, len(parent1) 2)index2 = random.randint(index1 + 1, len(parent1) 1)child1 = parent1[:index1] +parent2[index1:index2] + parent1[index2:]child2 = parent2[:index1] +parent1[index1:index2] + parent2[index2:]return child1, child2```（5）变异操作```pythondef mutation(individual, mutation_rate):for i in range(len(individual)):if random.random() < mutation_rate:j = random.randint(0, len(individual) 1) individual[i], individual[j] = individual[j], individual[i]return individual```（6）更新种群```pythondef update_population(parent_population, child_population, fitness):fitness_sum = sum(fitness)fitness_probability = [f / fitness_sum for f in fitness]new_population =random.choices(parent_population + child_population, fitness_probability, k=len(parent_population)) return new_population```（7）迭代```pythondef genetic_algorithm(city_num, population_size, crossover_rate, mutation_rate, max_iterations): distance_matrix =create_distance_matrix(city_num)population = initialize_population(city_num, population_size)for _ in range(max_iterations):fitness = calculate_fitness(population, distance_matrix)selected_population = selection(population, fitness, population_size)parent_population = []child_population = []for i in range(0, population_size, 2):parent1, parent2 = selected_population[i], selected_population[i+1]child1, child2 = crossover(parent1, parent2)child1 = mutation(child1, mutation_rate)child2 = mutation(child2, mutation_rate)parent_population.extend([parent1, parent2]) child_population.extend([child1, child2])population =update_population(parent_population, child_population, fitness)best_individual =population[fitness.index(max(fitness))]best_path_length =sum([distance_matrix[best_individual[i]][best_individual[i +1]] for i in range(len(best_individual) 1)])return best_individual, best_path_length```三、实验结果与分析3.1 实验结果本实验选取了10个城市进行测试，遗传算法参数设置如下：种群大小：50交叉率：0.8变异率：0.1最大迭代次数：100实验得到的最佳路径长度为：1953.53.2 实验分析（1）参数设置对算法性能的影响种群大小：种群大小会影响算法的搜索能力和收敛速度。
生物最优化实验报告
生物最优化实验报告1. 介绍生物最优化是一种将生物学原理应用于工程和优化问题的方法。
本实验旨在通过模拟生物最优化算法，探索它们在问题求解中的应用。
具体而言，在本实验中，我们将使用遗传算法来解决一个传统优化问题。
2. 方法2.1 问题描述我们选取了经典的旅行商问题（Traveling Salesman Problem，简称TSP）作为本实验的目标问题。
TSP是一个NP困难问题，在计算复杂性理论中具有重要的地位。
问题的目标是求解一个最短路径，使得旅行商可以在多个城市之间旅行且只经过每个城市一次，最后回到初始城市。
2.2 遗传算法遗传算法是生物最优化中最常用的算法之一。
它模拟了生物进化的过程，在解空间中通过选择、交叉和变异等操作，逐步优化解决方案。
1. 种群初始化：随机生成初始解作为种群中的个体。
2. 选择操作：根据适应度函数，选择较优秀的个体作为下一代的父代。
3. 交叉操作：通过交叉个体的染色体来产生新的个体。
4. 变异操作：在某些个体中引入变异操作，以增加解空间的探索能力。
5. 重复进行2-4步骤，直到达到终止条件。
在本实验中，我们使用Python编程语言实现了遗传算法，并针对TSP问题进行了调整。
2.3 实验设计为了验证遗传算法在解决TSP问题上的效果，在实验中我们采用了以下设计：1. 设置城市数量为50个，每个城市的坐标由一个二维平面上的点表示。
2. 初始种群大小为100个个体。
3. 在选择操作中，使用轮盘赌方法来选取父代个体。
4. 交叉操作采用部分映射交叉（PMX）方法。
5. 变异操作采用对换变异（Swap Mutation）方法。
6. 重复进行遗传算法迭代100代，并记录每一代最优解的适应度值。
3. 结果与分析经过实验，我们得到了以下结果：1. 遗传算法的运行时间约为10秒。
2. 在100代的迭代中，适应度值的平均变化图如下所示：通过分析，在前10代中，遗传算法能够快速收敛到一个相对较好的解，但随着迭代的进行，其收敛速度变慢。
TSP问题的求解
（1）优点：算法稳定，易得标准值 （2）缺点：针对 TSP 问题，需要先计算出第 i 个城市到其余城市的距离， 当城市数目较多时计算复杂。
关键词：TSP 问题 模拟退火算法 线性规划 遗传算法
一、问题重述
1.1 引言 TSP 是典型的组合优化问题, 并且是一个 NP-hard 问题，TSP 简单描述为:
一名商人欲到 n 个不同的城市去推销商品, 每 2 个城市 i 和 j 之间的距离为 d ij , 如何选择一条路径使得商人每个城市走一遍后回到起点, 所走的路径最短。用数 学符号表示为:设 n 维向量 s =(c1 , c2 , …, cn )表示一条路经, 目标函数为:min
小可以不断变化。在该题中，取温度的衰减系数α=0.9，其中固定温度下最大迭 代次数为：100 次，固定温度下目标函数值允许的最大连续未改进次数为 5 次， 即当算法搜索到的最优值连续若干步保持不变时停止迭代。
④最短路径的确定
借助 Matlab 通过模拟退火算法得出最短路径为：27—26—25—24—15— 14—8—7—11—10—21—20—19—18—9—3—2—1—6—5—4—13—12—30—23 —22—17—16—29—28—27，最短路径图如下图 1
图1 最短距离为：423.7406
（2）法二：遗传算法 优化过程如下图 2 所示：
图2 初始种群中的一个随机值（初始路径）:
22—6—3—16—11—30—7—28—17—14—8—5—29—21—25—27—26—19 —15—1—23—2—4—18—24—13—9—20—10—12—22
基于模拟退火算法的TSP问题研究报告附MATLAB程序
minL(T ) dtiti1
i 1
• 解的邻域：随机产生2个位置，让序列T上对应的 两个位置上的城市顺序对换。
max{ dij | j i, j 1, n} min{dij | j i, j 1, n}
i 1 i 1 n n
4.模拟退火算法求TSP问题
岗位职责三工作总结项目运维项目实施银青高速视频监控东毛隧道停车场项目全面实施ip设置贵州独平高速项目全面实施监控室机柜布线四心得体会在这段时间的学习过程中我对部门很多产品从零学起刚到公司的时候感觉压力很大经过这些时间的认真学习和实际操作调整心态现已完全能融入公司的各项岗位职责和管理制度中
TSP问题的模拟退火算法
3. 参数选取
•
t0
优。
tk+1=α*tk maxstep=maxstep+a
t0太大，计算时间增加；t0太小，会过早陷入局部最
4.模拟退火算法求TSP问题
• 解的表示：用一个访问序列T=(t1,t2,t3…,tn,t1)来表示 经过n个城市的顺序。 • 距离矩阵：D=(dij)是由城市i和城市j之间的距离所 组成的距离矩阵。 n • 数学模型：
如需程序，点击上传者，见“我的文档”。
1. 模拟退火简介
1.1 问题讨论
2. 模拟退火算法步骤 3. 参数选取 4. 模拟退火算法求解TSP问题
1模拟退火简介
• 物理解释：材料中的原子原来会停留在使内能 有局部最小值的位置，加热使能量变大，原子 会离开原来位置，而随机在其他位置中移动。 退火冷却时速度较慢，使得原子有较多可能可 以找到内能比原先更低的位置。 • 统计学解释：我们将热力学的理论套用到统计 学上，将搜寻空间内每一点想像成空气内的分 子；搜寻空间内的每一点，也像空气分子一样 带有“动能”，以表示该点对命题的合适程度。 算法先以搜寻空间内一个任意点作起始：每一 步先选择一个“邻居”，然后再计算从现有位 置到达“邻居”的概率。
基于Matlab的遗传算法解决TSP问题的报告
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。
模拟退火实验报告
模拟退火实验报告引言模拟退火是一种通过模拟金属退火过程寻找到达全局最优解的常用优化算法。
它的原理源于金属退火中通过加热和冷却来优化金属的内部结构。
在本次实验中，我们将利用模拟退火算法解决一个常见的旅行商问题（TSP）。
实验目标本次实验主要研究模拟退火算法在解决旅行商问题时的性能表现。
旅行商问题是一个经典的NPC问题，其目标是找到一条路径，使得旅行商走过所有城市并返回出发点，同时使得路径长度最短。
实验步骤1. 初始化路径：随机生成一条初始路径，即一个城市序列。
2. 计算路径长度：根据生成的路径计算路径长度，作为初始长度。
3. 开始模拟退火迭代：- 3.1 随机选取两个位置，并交换这两个位置上的城市。
- 3.2 计算新路径的长度。
- 3.3 判断是否接受新路径：- 若新路径长度更短，则接受新路径。
- 若新路径长度更长，则以一定概率接受新路径，概率计算公式为e^{\frac{{len_{new} - len_{old}}}{{t}}}，其中t为控制接受概率的参数。
- 3.4 更新路径长度和最优路径。
- 3.5 降低参数t 的值，逐步降低接受概率。
- 3.6 重复步骤3.1 - 3.5，直到满足停止条件。
4. 输出结果：得到最优路径及其长度。
实验结果在本次实验中，我们基于模拟退火算法对一个10个城市的旅行商问题进行求解。
初始路径的生成过程中，我们采用了随机的方式。
实验的停止条件设置为当连续50个迭代中最优路径长度没有更新时，算法停止。
经过多次实验，我们得到了以下结果：最优路径长度为367，路径为[3, 1, 8, 6, 10, 5, 7, 9, 4, 2]。
以下是每次迭代的路径长度变化折线图：从图中可以看出，初始路径的长度较大，但随着迭代的进行，路径长度逐渐降低，并在某个局部最优点附近震荡。
最后，算法找到了一条全局最优路径。
结论模拟退火算法是一种通过模拟金属退火过程寻找全局最优解的优化算法。
数据结构实验报告-TSP问题
TSP问题一，实验目的熟悉图的数据结构，学会解决实际问题二，实验内容旅行商问题，即TSP问题（Travelling Salesman Problem）又译为旅行推销员问题、货郎担问题，是数学领域中著名问题之一。
假设有一个旅行商人要拜访n个城市，他必须选择所要走的路径，路径的限制是每个城市只能拜访一次，而且最后要回到原来出发的城市。
路径的选择目标是要求得的路径路程为所有路径之中的最小值。
三，设计与编码#include<iostream>using namespace std;const int MaxSize = 10;const int Max = 100;int Min(int arr[],int n);class MGraph{public:MGraph(char city[], int n, int e);~MGraph(){}void TSP(int v);private:char vertex[MaxSize];int arc[MaxSize][MaxSize];int vertexNum, arcNum;};int visited[MaxSize] = {0};int main(){char city[] = {'A','B','C','D','E'};MGraph MG(city, 5, 10);MG.TSP(0);return 0;}void MGraph::TSP(int v){cout << vertex[v]; visited[v] = 1;int i = 0,j = 0, s = 0;int log = 0;for(;log < vertexNum;log++){j = Min(arc[i],vertexNum);visited[j] = 1;cout << "->" << vertex[j];i = j;}}int Min(int *p,int n){int start = 0, min = p[0], k = 0;while(visited[start] == 1){start++;min = p[start];}for(;start < n;start++){if((visited[start] == 0) && (min >= p[start])){k = start;min = p[k];}}return k;}//构造函数MGraph::MGraph(char city[], int n, int e){vertexNum = n;arcNum = e;//存储顶点信息for(int i = 0; i < vertexNum; i++)vertex[i] = city[i];//初始化图的邻接矩阵for(int i = 0; i < vertexNum; i++)for(int j = 0; j < vertexNum; j++)arc[i][j] = 100;//存储图的边信息int i,j,weight;for(int k = 0; k < arcNum; k++){cout << "请输入边的两个顶点的序号及其权值：";cin >> i >> j >> weight;arc[i][j] = weight;arc[j][i] = weight;}}四，运行与测试五，总结与心得通过对实际问题的解决，巩固了课本知识，提高了编写代码的能力。
基于智能优化算法的TSP问题研究及应用的开题报告
基于智能优化算法的TSP问题研究及应用的开题报告一、选题背景及研究意义旅行商问题（Traveling Salesman Problem，TSP）是一类重要的组合优化问题，它最早是由数学家Dantzig在上世纪50年代提出的。
TSP 问题是指一个旅行商要依次拜访n个城市，每个城市只能被拜访一次，并且最后要回到出发地点，要求找出一条路径，使得路径长度最短。
TSP 问题是一个NP难问题，求解TSP问题一直是学术界和工业界关注的重点和难点问题。
经过多年的研究和发展，目前已经有很多的求解TSP问题的算法被应用到实际的问题中，例如在物流配送、交通管理、制造生产等领域中。
将智能优化算法应用于TSP问题的研究具有重大的意义。
智能优化算法是一类新兴的优化技术，具有全局搜索能力、避免陷入局部最优的特点，比传统的优化算法更加适用于复杂的实际问题。
TSP问题是一个典型的组合优化问题，随着问题规模的增加，传统算法的计算量会呈指数级增长，而智能优化算法可以有效地缓解这种计算压力，提高解决问题的效率和精度。
二、选题研究内容本课题旨在探讨基于智能优化算法的TSP问题求解方法及其应用，具体研究内容如下：1、研究TSP问题及其相关算法的基本概念和理论知识。
2、探讨智能优化算法在TSP问题中的应用，如遗传算法、模拟退火算法、蚁群优化算法等。
3、通过实验模拟，比较不同算法的求解效率和精度，并对结果进行分析和评价。
4、将研究结果应用于实际问题，例如物流配送、交通管理、制造生产等领域，验证算法的实用性和可行性。
三、研究方法与步骤本课题采用理论分析和实验模拟相结合的研究方法，主要步骤如下：1、文献综述：对TSP问题和智能优化算法相关的研究文献进行综述和分析。
2、基础理论学习：学习TSP问题和智能优化算法的相关理论知识，包括遗传算法、模拟退火算法、蚁群优化算法等。
3、算法设计与实现：设计并实现不同的智能优化算法，并对其进行调优和改进，以提高求解效率和精度。
TSP问题求解
TSP问题的遗传算法实验报告一、实验题目TSP问题的遗传算法实现二、实验目的1 熟悉和掌握遗传算法的基本概念和基本思想；2 加深对遗传算法的理解，理解和掌握遗传算法的各个操作算子；3 理解和掌握利用遗传算法进行问题求解的基本技能。
三、实验要求1 以10/个城市结点的TSP问题为例,用遗传算法加以求解；2 掌握遗传算法的基本原理、各个遗传操作和算法步骤；3能求出问题最优解，若得不出最优解，请分析原因；4要求界面显示每次迭代求出的局部最优解和最终求出的全局最优解。
四、实验代码Main函数%% 连续Hopfield神经网络的优化—旅行商问题优化计算% function main%% 清空环境变量、定义全局变量clear allclcglobal A D%% 导入城市位置load city_location%% 计算相互城市间距离distance=dist(citys,citys');%% 初始化网络N=size(citys,1);A=200;D=100;U0=0.1;step=0.0001;delta=2*rand(N,N)-1;U=U0*log(N-1)+delta;V=(1+tansig(U/U0))/2;iter_num=10000;E=zeros(1,iter_num);%% 寻优迭代for k=1:iter_num% 动态方程计算dU=diff_u(V,distance);% 输入神经元状态更新U=U+dU*step;% 输出神经元状态更新V=(1+tansig(U/U0))/2;% 能量函数计算e=energy(V,distance);E(k)=e;end%% 判断路径有效性[rows,cols]=size(V);V1=zeros(rows,cols);[V_max,V_ind]=max(V);for j=1:colsV1(V_ind(j),j)=1;endC=sum(V1,1);R=sum(V1,2);flag=isequal(C,ones(1,N)) & isequal(R',ones(1,N));%% 结果显示if flag==1% 计算初始路径长度sort_rand=randperm(N);citys_rand=citys(sort_rand,:);Length_init=dist(citys_rand(1,:),citys_rand(end,:)');for i=2:size(citys_rand,1)Length_init=Length_init+dist(citys_rand(i-1,:),citys_rand(i,:)');end% 绘制初始路径figure(1)plot([citys_rand(:,1);citys_rand(1,1)],[citys_rand(:,2);citys_rand(1,2)],'o-') for i=1:length(citys)text(citys(i,1),citys(i,2),[' ' num2str(i)])endtext(citys_rand(1,1),citys_rand(1,2),[' 起点' ])text(citys_rand(end,1),citys_rand(end,2),[' 终点' ])title(['优化前路径(长度：' num2str(Length_init) ')'])axis([0 1 0 1])grid onxlabel('城市位置横坐标')ylabel('城市位置纵坐标')% 计算最优路径长度[V1_max,V1_ind]=max(V1);citys_end=citys(V1_ind,:);Length_end=dist(citys_end(1,:),citys_end(end,:)');for i=2:size(citys_end,1)Length_end=Length_end+dist(citys_end(i-1,:),citys_end(i,:)');enddisp('最优路径矩阵');V1% 绘制最优路径figure(2)plot([citys_end(:,1);citys_end(1,1)],...[citys_end(:,2);citys_end(1,2)],'o-')for i=1:length(citys)text(citys(i,1),citys(i,2),[' ' num2str(i)])endtext(citys_end(1,1),citys_end(1,2),[' 起点' ])text(citys_end(end,1),citys_end(end,2),[' 终点' ])title(['优化后路径(长度：' num2str(Length_end) ')'])axis([0 1 0 1])grid onxlabel('城市位置横坐标')ylabel('城市位置纵坐标')% 绘制能量函数变化曲线figure(3)plot(1:iter_num,E);ylim([0 2000])title(['能量函数变化曲线(最优能量：' num2str(E(end)) ')']);xlabel('迭代次数');ylabel('能量函数');elsedisp('寻优路径无效');end% %=========================================== % function du=diff_u(V,d)% global A D% n=size(V,1);% sum_x=repmat(sum(V,2)-1,1,n);% sum_i=repmat(sum(V,1)-1,n,1);% V_temp=V(:,2:n);% V_temp=[V_temp V(:,1)];% sum_d=d*V_temp;% du=-A*sum_x-A*sum_i-D*sum_d;% %========================================== % function E=energy(V,d)% global A D% n=size(V,1);% sum_x=sumsqr(sum(V,2)-1);% sum_i=sumsqr(sum(V,1)-1);% V_temp=V(:,2:n);% V_temp=[V_temp V(:,1)];% sum_d=d*V_temp;% sum_d=sum(sum(V.*sum_d));% E=0.5*(A*sum_x+A*sum_i+D*sum_d);diff_u函数% % % % 计算dufunction du=diff_u(V,d)global A Dn=size(V,1);sum_x=repmat(sum(V,2)-1,1,n);sum_i=repmat(sum(V,1)-1,n,1);V_temp=V(:,2:n);V_temp=[V_temp V(:,1)];sum_d=d*V_temp;du=-A*sum_x-A*sum_i-D*sum_d;Energy函数% % % % % 计算能量函数function E=energy(V,d)global A Dn=size(V,1);sum_x=sumsqr(sum(V,2)-1);sum_i=sumsqr(sum(V,1)-1);V_temp=V(:,2:n);V_temp=[V_temp V(:,1)];sum_d=d*V_temp;sum_d=sum(sum(V.*sum_d));E=0.5*(A*sum_x+A*sum_i+D*sum_d);五、实验结果（图一、最优路径矩阵）（图二、优化前路线）（图三、优化后路线）（图三、能量函数）。
基于蚁群优化算法的TSP问题求解计算智能实验报告
智能计算实验报告学院：班级：学号：姓名：成绩：日期：实验名称：基于蚁群优化算法的TSP问题求解题目要求：利用蚁群优化算法对给定的TSP问题进行求解，求出一条最短路径。
蚁群优化算法简介：蚁群算法是一中求解复杂优化问题的启发式算法，该方法通过模拟蚁群对“信息素”的控制和利用进行搜索食物的过程，达到求解最优结果的目的。
它具有智能搜索、全局优化、稳健性强、易于其它方法结合等优点，适应于解决组合优化问题，包括运输路径优化问题。
TSP数据文件格式分析：本次课程设计采用的TSP文件是att48.tsp ，文件是由48组城市坐标构成的，文件共分成三列，第一列为城市编号，第二列为城市横坐标，第三列为城市纵坐标。
数据结构如下所示：实验操作过程：1、TSP文件的读取：class chengshi {int no;double x;double y;chengshi(int no, double x, double y) {this.no = no;this.x = x;this.y = y;}private double getDistance(chengshi chengshi) {return sqrt(pow((x - chengshi.x), 2) + pow((y - chengshi.y), 2));}}try {//定义HashMap保存读取的坐标信息HashMap<Integer, chengshi> map = new HashMap<Integer,chengshi>();//读取文件BufferedReader reader = new BufferedReader(new (new )));for (String str = reader.readLine(); str != null; str = reader.readLine()) { //将读到的信息保存入HashMapif(str.matches("([0-9]+)(\\s*)([0-9]+)(.?)([0-9]*)(\\s*)([0-9]+)(.?)([0-9]*)")) {String[] data = str.split("(\\s+)");chengshi chengshi = new chengshi(Integer.parseInt(data[0]),Double.parseDouble(data[1]),Double.parseDouble(data[2]));map.put(chengshi.no, chengshi);}}//分配距离矩阵存储空间distance = new double[map.size() + 1][map.size() + 1];//分配距离倒数矩阵存储空间heuristic = new double[map.size() + 1][map.size() + 1];//分配信息素矩阵存储空间pheromone = new double[map.size() + 1][map.size() + 1];for (int i = 1; i < map.size() + 1; i++) {for (int j = 1; j < map.size() + 1; j++) {//计算城市间的距离，并存入距离矩阵distance[i][j] = map.get(i).getDistance(map.get(j));//计算距离倒数，并存入距离倒数矩阵heuristic[i][j] = 1 / distance[i][j];//初始化信息素矩阵pheromone[i][j] = 1;}}} catch (Exception exception) {System.out.println("初始化数据失败！");}}2、TSP作图处理：private void evaporatePheromone() {for (int i = 1; i < pheromone.length; i++)for (int j = 1; j < pheromone.length; j++) {pheromone[i][j] *= 1-rate;}}3、关键源代码（带简单的注释）：蚂蚁类代码:class mayi {//已访问城市列表private boolean[] visited;//访问顺序表private int[] tour;//已访问城市的个数private int n;//总的距离private double total;mayi() {//给访问顺序表分配空间tour = new int[distance.length+1];//已存入城市数量为n，刚开始为0n = 0;//将起始城市1,放入访问结点顺序表第一项tour[++n] = 1;//给已访问城市结点分配空间visited = new boolean[distance.length];//第一个城市为出发城市，设置为已访问visited[tour[n]] = true;}private int choosechengshi() {//用来random的随机数double m = 0;//获得当前所在的城市号放入j,如果和j相邻的城市没有被访问，那么加入mfor (int i = 1, j = tour[n]; i < pheromone.length; i++) {if (!visited[i]) {m += pow(pheromone[j][i], alpha) * pow(heuristic[j][i], beta);}}//保存随机数double p = m * random();//寻找随机城市double k = 0;//保存城市int q = 0;for (int i = 1, j = tour[n]; k < p; i++) {if (!visited[i]) {k += pow(pheromone[j][i], alpha) * pow(heuristic[j][i], beta);q = i;}}return q;}城市选择代码：private int choosechengshi() {//用来random的随机数double m = 0;//获得当前所在的城市号放入j,如果和j相邻的城市没有被访问，那么加入mfor (int i = 1, j = tour[n]; i < pheromone.length; i++) {if (!visited[i]) {m += pow(pheromone[j][i], alpha) * pow(heuristic[j][i], beta);}}//保存随机数double p = m * random();//寻找随机城市double k = 0;//保存城市int q = 0;for (int i = 1, j = tour[n]; k < p; i++) {if (!visited[i]) {k += pow(pheromone[j][i], alpha) * pow(heuristic[j][i], beta);q = i;}}return q;}4、算法运行收敛图（即运行到第几步，求得的最优值是多少）：run：本次为倒数第100次迭代,当前最优路径长度为41634.60本次为倒数第99次迭代,当前最优路径长度为41514.21本次为倒数第98次迭代,当前最优路径长度为38511.61本次为倒数第97次迭代,当前最优路径长度为38511.61本次为倒数第96次迭代,当前最优路径长度为38511.61本次为倒数第95次迭代,当前最优路径长度为38511.61本次为倒数第94次迭代,当前最优路径长度为37293.07、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、本次为倒数第6次迭代,当前最优路径长度为37293.07本次为倒数第5次迭代,当前最优路径长度为37293.07本次为倒数第4次迭代,当前最优路径长度为37293.07本次为倒数第3次迭代,当前最优路径长度为37293.07本次为倒数第2次迭代,当前最优路径长度为37293.07本次为倒数第1次迭代,当前最优路径长度为37293.07得到的最优的路径长度为: 37293.075、最终求得的最优解的TSP图像：最优路径如下：→1→9→38→31→44→18→7→28→37→19→6→30→43→27→17→36→46→33→15→12→11→23→14→25→13→20→47→21→39→32→48→5→29→2→26→4→35→45→10→42→24→34→41→16→22→3→40→8→1成功生成（总时间：3 秒）实验结果分析：本次通过JA V A语言实现蚁群优化算法，我们发现虽然我们找到了问题的最优解，但是最优解的收敛性并不乐观，并不能求得问题的精确解，并且随着参数的调节运行结果有随机性。
TSP问题求解实验报告
TSP问题求解（一）实验目的熟悉和掌握遗传算法的原理，流程和编码策略，并利用遗传求解函数优化问题，理解求解TSP问题的流程并测试主要参数对结果的影响。
（二）实验原理巡回旅行商问题给定一组n个城市和俩俩之间的直达距离，寻找一条闭合的旅程，使得每个城市刚好经过一次且总的旅行距离最短。
TSP问题也称为货郎担问题，是一个古老的问题。
最早可以追溯到1759年Euler提出的骑士旅行的问题。
1948年，由美国兰德公司推动，TSP成为近代组合优化领域的典型难题。
TSP是一个具有广泛的应用背景和重要理论价值的组合优化问题。
近年来，有很多解决该问题的较为有效的算法不断被推出，例如Hopfield神经网络方法，模拟退火方法以及遗传算法方法等。
TSP搜索空间随着城市数n的增加而增大,所有的旅程路线组合数为(n-1)!/2。
在如此庞大的搜索空间中寻求最优解，对于常规方法和现有的计算工具而言，存在着诸多计算困难。
借助遗传算法的搜索能力解决TSP问题，是很自然的想法。
基本遗传算法可定义为一个8元组：（SGA）=（C，E，P0，M，Φ，Г，Ψ，Τ）C ——个体的编码方法，SGA使用固定长度二进制符号串编码方法；E ——个体的适应度评价函数；P0——初始群体；M ——群体大小，一般取20—100；Ф——选择算子，SGA使用比例算子；Г——交叉算子，SGA使用单点交叉算子；Ψ——变异算子，SGA使用基本位变异算子；Т——算法终止条件，一般终止进化代数为100—500；问题的表示对于一个实际的待优化问题，首先需要将其表示为适合于遗传算法操作的形式。
用遗传算法解决TSP，一个旅程很自然的表示为n个城市的排列，但基于二进制编码的交叉和变异操作不能适用。
路径表示是表示旅程对应的基因编码的最自然，最简单的表示方法。
它在编码，解码，存储过程中相对容易理解和实现。
例如：旅程（5-1-7-8-9-4-6-2-3）可以直接表示为（5 1 7 8 9 4 6 2 3）（三）实验内容N>=8。
TSP问题——实验报告
TSP问题目录1实验目的 (1)2问题描述与分析 (1)3算法分析 (1)3.1回溯法 (1)3.2 动态规划 (1)3.3 模拟退火算法 (2)4程序设计 (2)4.1回溯法 (2)4.2动态规划算法 (3)4.3模拟退火算法 (4)5实验结果及分析 (5)6实验总结 (6)7源代码 (6)1实验目的1.使用搜索方法进行TSP问题的求解2.了解相关智能算法3.了解NP难问题的求解策略2问题描述与分析某售货员要到若干城市去推销商品，已知各城市之间的路程（或旅费）。
他要选定一条从驻地出发，经过每个城市一遍，最后回到驻地的路线，使总的路程（或旅费）最小。
分析：问题的本质是搜索问题，而且这个问题是NP完全问题，问题的复杂度指数增长，所以普通的搜索无法在有限的时间里完成搜索，尽管有各种优化的算法：启发式算法、深度优先搜索、动态规划、回溯等。
都无法改变复杂度。
实际上大多时候人们并不关心NP完全问题的最优解，只要得出一个近似的解就可以了，因此，人们发明了很多算法，例如粒子群算法、遗传算法、模拟退火算法，这一类算法被称为“智能算法”，但是，他们都无法求出最优解，仅能得到近似解，但这已经足够了。
在本次试验中，一共设计了三个算法：回溯法，动态规划，模拟退火算法。
3算法分析3.1回溯法回溯法采用深度优先方式系统地搜索问题的所有解，基本思路是：确定解空间的组织结构之后，从根结点出发，即第一个活结点和第一个扩展结点向纵深方向转移至一个新结点，这个结点成为新的活结点，并成为当前扩展结点。
如果在当前扩展结点处不能再向纵深方向转移,则当前扩展结点成为死结点。
此时,回溯到最近的活结点处,并使其成为当前扩展结点，回溯到以这种工作方式递归地在解空间中搜索,直到找到所求解空间中已经无活结点为止。
旅行商问题的解空间是一棵排列树.对于排列树的回溯搜索与生成1,2,……, n的所有排列的递归算法Perm类似，设开始时x=[ 1,2,… n ]，则相应的排列树由x[ 1:n ]的所有排列构成.旅行商问题的回溯算法。
遗传算法求解TSP问题实验报告(仅供参照)
人工智能实验报告实验六遗传算法实验II一、实验目的：熟悉和掌握遗传算法的原理、流程和编码策略，并利用遗传求解函数优化问题，理解求解TSP问题的流程并测试主要参数对结果的影响。
二、实验原理：旅行商问题，即TSP问题（Traveling Salesman Problem）是数学领域中著名问题之一。
假设有一个旅行商人要拜访n个城市，他必须选择所要走的路径，路经的限制是每个城市只能拜访一次，而且最后要回到原来出发的城市。
路径的选择目标是要求得的路径路程为所有路径之中的最小值。
TSP问题是一个组合优化问题。
该问题可以被证明具有NPC计算复杂性。
因此，任何能使该问题的求解得以简化的方法，都将受到高度的评价和关注。
遗传算法的基本思想正是基于模仿生物界遗传学的遗传过程。
它把问题的参数用基因代表，把问题的解用染色体代表（在计算机里用二进制码表示），从而得到一个由具有不同染色体的个体组成的群体。
这个群体在问题特定的环境里生存竞争，适者有最好的机会生存和产生后代。
后代随机化地继承了父代的最好特征，并也在生存环境的控制支配下继续这一过程。
群体的染色体都将逐渐适应环境，不断进化，最后收敛到一族最适应环境的类似个体，即得到问题最优的解。
要求利用遗传算法求解TSP问题的最短路径。
三、实验内容：1、参考实验系统给出的遗传算法核心代码，用遗传算法求解TSP的优化问题，分析遗传算法求解不同规模TSP问题的算法性能。
2、对于同一个TSP问题，分析种群规模、交叉概率和变异概率对算法结果的影响。
3、增加1种变异策略和1种个体选择概率分配策略，比较求解同一TSP问题时不同变异策略及不同个体选择分配策略对算法结果的影响。
4、上交源代码。
四、实验报告要求：1、画出遗传算法求解TSP问题的流程图。
2、分析遗传算法求解不同规模的TSP问题的算法性能。
规模越大，算法的性能越差，所用时间越长。
3、对于同一个TSP问题，分析种群规模、交叉概率和变异概率对算法结果的影响。
TSP问题遗传算法求解实验报告
一、旅行商问题所谓旅行商问题(Travelling Salesman Problem , TSP)，即最短路径问题，就是在给定的起始点S到终止点T的通路集合中，寻求距离最小的通路，这样的通路成为S点到T点的最短路径。
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。
遗传算法方法的本质是处理复杂问题的一种鲁棒性强的启发性随机搜索算法，用遗传算法解决这类问题，没有太多的约束条件和有关解的限制，因而可以很快地求出任意两点间的最短路径以及一批次短路径。
假设平面上有n个点代表n个城市的位置, 寻找一条最短的闭合路径, 使得可以遍历每一个城市恰好一次。
这就是旅行商问题。
旅行商的路线可以看作是对n个城市所设计的一个环形, 或者是对一列n个城市的排列。
由于对n个城市所有可能的遍历数目可达(n- 1)!个, 因此解决这个问题需要0(n!)的计算时间。
假设每个城市和其他任一城市之间都以欧氏距离直接相连。
也就是说, 城市间距可以满足三角不等式, 也就意味着任何两座城市之间的直接距离都小于两城市之间的间接距离。
二、遗传算法1 遗传算法介绍遗传算法是由美国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。
通过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。
其假设常描述为二进制位串，位串的含义依赖于具体应用。
搜索合适的假设从若干初始假设的群体集合开始。
当前种群成员通过模仿生物进化的方式来产生下一代群体，如随机变异和交叉。
tsp的测定实验报告
tsp的测定实验报告一、实验目的总悬浮颗粒物（TSP）是指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径小于等于 100 微米的颗粒物。
本实验的目的是掌握测定环境空气中TSP 含量的方法和步骤，了解其对空气质量的影响，并通过实验数据评估所测区域的大气污染状况。
二、实验原理采用重量法测定 TSP。
使一定体积的空气通过已恒重的滤膜，悬浮颗粒物被阻留在滤膜上，根据采样前后滤膜的重量差及采样体积，计算 TSP 的浓度。
三、实验仪器与材料1、中流量采样器：流量范围 80 120 L/min。
2、滤膜：选用玻璃纤维滤膜，直径 90mm。
3、分析天平：感量 01mg。
4、干燥器：内装变色硅胶。
四、实验步骤1、采样前准备滤膜的准备：将滤膜放在恒温恒湿箱中平衡 24 小时，平衡条件为温度 25℃±1℃，相对湿度 50%±5%。
用分析天平称重，精确至 01mg，记录滤膜的初始重量 W1。
安装滤膜：将已称重的滤膜装入采样器的滤膜夹内，注意滤膜毛面朝上。
2、采样设置采样器参数：根据实际情况，设定采样流量、采样时间等参数。
开始采样：启动采样器，使空气通过滤膜进行采样。
采样过程中应注意观察采样器的运行状态，确保采样正常进行。
3、采样后处理停止采样后，小心取出滤膜，放入原滤膜盒中。
将采样后的滤膜再次放入恒温恒湿箱中平衡 24 小时，然后称重，记录滤膜的最终重量 W2。
五、实验数据处理与计算1、 TSP 浓度的计算TSP 浓度（mg/m³）＝（W2 W1）×1000 ／ V其中，W1 为采样前滤膜的重量（mg），W2 为采样后滤膜的重量（mg），V 为采样体积（m³），采样体积 V ＝采样流量（L/min）×采样时间（min）× 10⁻³2、数据记录与处理｜采样点｜采样时间（min）｜采样流量（L/min）｜ W1（mg）｜ W2（mg）｜ TSP 浓度（mg/m³）｜｜｜｜｜｜｜｜｜ 1 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 2 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 3 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜六、实验结果与讨论1、实验结果根据计算得到的各采样点的 TSP 浓度，分析所测区域的空气质量状况。
一种改进的蚁群算法求解TSP问题及实验结果分析
一种改进的蚁群算法求解TSP问题及实验结果分析作者：何开成来源：《硅谷》2011年第16期摘要：首先对蚁群算法的基本模型进行介绍，其次针对算法容易陷入局部最优解，在算法中加入扰动量，扩大搜索范围，从而有效控制算法陷入局部最优解。
针对蚁群算法收敛速度慢，利用蚁群在最差路径上的信息，对蚁群算法信息素更新规则上进行改进。
实验结果表明，提出的改进蚁群算法有效的避免程序过早的陷入局部最优解，同时提高蚁群算法的速度。
关键词：蚁群算法；扰动量；算法改进；局部最优解中图分类号：TP301 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0820071－021 蚁群算法基本模型许多种类的蚂蚁在食物搜索过程中都存在释放信息素和信息素引导的现象。
Deneubourg 利用一个简单的试验模型说明了这种以自组织为基础的路径选择方式。
在此模型中，蚁穴和食物之间被一座有两个等长支路的桥所分离。
开始时，由于两条支路上都没有信息素分布，蚂蚁们将按照相同的概率进行路径选择。
引入随机波动后，将有一条路径上通过的蚂蚁会更多一些，这将增加该路径上的信息素浓度，于是就会引导更多的蚂蚁选择这条路径。
在Deneubourg设计的试验中，遗留在路径上的信息素浓度与经过的蚂蚁数量成正比，而且不考虑信息素的挥发问题。
在这种简化的模型中，蚂蚁选择路径的依据就是己经过该路径的蚂蚁总数。
设减和尽双为第i个蚂蚁经过桥之后，分别选择了路径A和B的蚂蚁数。
则第i+l 只蚂蚁选择路径A和B的概率为：上述公式对这种选择方式进行了量化。
参数n决定了选择函数的非线性度，n较大时，只要一条路径上的信息素浓度稍高于另外一条路径，则下一只蚂蚁选择前一路径的概率就会更大。
参数k反映了未标记路径的吸引力，k越大，则进行非随机化选择所需的信息素浓度要求越高。
这种概率表达方式是实际的蚂蚁路径选择试验推导而来的。
比较适合试验需要的参数设置是n=2和k=20。
2 旅行商问题旅行商问题（Traveling Salesman Problem，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。
tsp实验报告
tsp实验报告《TSP实验报告》摘要：本实验旨在通过对旅行商问题（TSP）的实验研究，探讨不同算法在解决TSP问题上的表现。
我们使用了蚁群算法、遗传算法和模拟退火算法进行实验，并对比它们的效果和性能。
实验结果表明，不同算法在解决TSP问题上有着各自的优势和局限性，为解决实际问题提供了一定的参考价值。
引言：旅行商问题（TSP）是一个经典的组合优化问题，其目标是寻找一条最短的路径，使得旅行商可以经过每个城市一次并回到起点城市。
TSP问题在实际中有着广泛的应用，如物流配送、电路板布线等领域。
为了解决TSP问题，人们提出了多种算法，如蚁群算法、遗传算法和模拟退火算法等。
本实验旨在比较这些算法在解决TSP问题上的表现，为实际问题的解决提供参考。
实验方法：本实验采用了三种经典的优化算法：蚁群算法、遗传算法和模拟退火算法。
我们使用Python语言编写了相应的程序，并在TSP问题的不同数据集上进行了实验。
实验中，我们记录了每种算法的运行时间、最优解和收敛性等指标，并进行了对比分析。
实验结果：通过实验，我们得到了以下结论：1. 蚁群算法在大规模TSP问题上表现较好，具有较快的收敛速度和较高的解的质量。
2. 遗传算法适用于中等规模的TSP问题，其具有较好的全局搜索能力和较高的稳定性。
3. 模拟退火算法在解决TSP问题上表现一般，其收敛速度较慢，但能够找到较优的解。
结论：不同算法在解决TSP问题上有着各自的优势和局限性。
在实际应用中，需要根据具体问题的规模和特点选择合适的算法。
本实验为解决实际问题提供了一定的参考价值。
展望：未来可以进一步研究和改进现有的TSP算法，提高其求解效率和解的质量。
同时，也可以探索新的算法和方法，为TSP问题的解决提供更多的选择。
tsp实验报告
tsp实验报告TSP实验报告一、引言旅行推销员问题（Traveling Salesman Problem，TSP）是一类经典的组合优化问题，它在现实生活中有着广泛的应用。
TSP的目标是寻找一条最短路径，使得旅行推销员能够经过所有城市并回到出发点。
本实验旨在通过使用不同的算法和策略，探索解决TSP问题的方法，并比较它们的效果。
二、实验方法1. 数据集选择本实验选取了某个地区的城市坐标作为数据集，其中包含了20个城市的经纬度信息。
这些城市的位置分布较为均匀，有助于测试算法在不同城市分布情况下的表现。
2. 算法实现本实验采用了两种常见的算法来解决TSP问题：贪心算法和遗传算法。
贪心算法：该算法的基本思想是每次选择距离当前位置最近的未访问城市作为下一个目的地，直到所有城市都被访问过。
贪心算法简单直观，但不能保证获得最优解。
遗传算法：该算法通过模拟生物进化过程来解决问题。
它通过随机生成初始种群，然后通过选择、交叉和变异等操作，逐步优化种群中的个体，直到找到最优解。
遗传算法适用于求解复杂问题，但计算量较大。
3. 实验步骤首先，使用贪心算法计算出一条初始路径。
然后，利用遗传算法对该路径进行优化，得到更短的路径。
实验中，设置了合适的参数，如种群大小、交叉概率和变异概率，以获得较好的结果。
三、实验结果与分析经过多次实验，得到了贪心算法和遗传算法的结果，并与最优解进行了比较。
1. 贪心算法结果使用贪心算法，得到了一条初始路径，总长度为X。
该路径并不是最优解，但它提供了一个起点，可以作为遗传算法的输入。
2. 遗传算法结果经过遗传算法的优化，得到了一条更短的路径，总长度为Y。
与贪心算法相比，遗传算法能够通过不断迭代优化路径，找到更接近最优解的结果。
3. 与最优解的比较通过与最优解进行比较，可以评估算法的性能。
实验结果显示，贪心算法得到的路径长度为Z，遗传算法得到的路径长度为W，分别与最优解相差了A%和B%。
可以看出，遗传算法在寻找最优解方面表现更好，但仍存在一定的误差。
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姓名学号
实验成
绩
华中师范大学计算机科学系
实验报告书
实验题目：基于Boltzmann Machine的模拟退火算法解决TSP问题课程名称：智能计算
主讲教师：沈显君
辅导教师：
课程编号：
班级：2011级硕士
实验时间：2011.12.27
实验题目
基于Boltzmann Machine的模拟退火算法解决TSP问题
实验环境
操作系统：Microsoft Windows XP Professional
编程平台：Microsoft Visual C++ 6.0
TSP问题
旅行商问题（TSP，Traveling Salesman Problem）是著名的组合优化问题之一。
可以描述如下：设n为城市数目，D=[d ij]为n*n的矩阵，d ij表示从城市i到城市j的距离，其中i，j=0,1,…,n-1，则TSP的解就是从某一城市出发经过所有城市恰好一次最后回到出发点的最短路径。
Boltzmann Machine
波尔兹曼机（Boltzmann Machine）是一种多层网络，由输入层，输出层和隐层构成，隐单元之间相互连接。
网络状态按照概率分布变化，网络中单元状态可取0,1两种值，每个单元的状态的转换是一随机函数。
如把状态的0或1看成拒绝或接受某一假设，则两者的连接强度可理解为两个假设之间的一致程度。
模拟退火(Simulated Annealing)
模拟退火算法借鉴了金属制品加工的退火过程，即为了提高金属制品的韧性和硬度将金属制品缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却。
金属制品中的原子结构代表一种状态，每个状态对应一个能量，这是由原子
间的相对位置决定的。
当原子稳定于晶格时，金属坚固耐用。
此时对应最小能量状态。
若金属原子偏离晶格（其程度与温度有关），则会处于较高能量。
要消除此现象，可允许原子进行适当的热扰动( Thermal Agitation)并进行退火。
一开始温度较高时，此时物体内的原子就可高速自由运行，处于较高的能量状态。
但随着温度的下降，原子越来越趋于低能态，最后整个物体形成最低能量的基态。
把某类优化问题的求解过程与统计热力学的热平衡问题进行对比，试图通过模拟高温物体退火过程的方法，来找到优化问题的全局最优或近似全局最优解。
这就是模拟退火算法的思想来源。
实验思想
为了便于验证算法是否能求得全局最优解或近似全局最优解，本实验中TSP 问题设计如下：城市数为10，各个城市均匀地分布在一个单位圆上，分别记为C0、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9。
要求从任一城市出发，经过且只经过所有城市一次最后又回到出发点的最短路径。
易知这个问题的解为绕圆周一圈的路径，这样我们就可以据此判断算法是否能求出全局最优解或近似全局最优解。
我们假设任意两个不同的城市之间都有路径连接，各个城市之间的连通性和距离可以用矩阵Distance表示：
图1：Distance矩阵
由上图可知Distance矩阵总共有100个元素，每个元素表示的是某段路径的长度。
不难得出，TSP要求的路径肯定是从这100段路径中选择出来的若干段路
径组合而成的，且满足TSP问题的定义。
由此我们可以定义一个神经网络结构，由100个神经元组成，每个神经元分别与Distance矩阵中的每条路径对应，每个神经元的状态只能为1或0，1表示对应的路径被选中用于组成TSP的待考察路径，0表示对应的路径未被选中。
神经网络结构如下：
图2：神经网络结构
定义神经元i的状态为S i(i=0,1,...,99)，S i的取值为1或0，定义神经元i和神经元j的连接强度为W ij。
当i=j时，W ij=0，当i≠j时，W ij取特定值。
Θi定义为神经元i的阈值。
则网络的能量定义为：
模拟退火的步骤如下：
1.随机生成100个神经元的状态和初始温度；
2.在当前温度T下，随机改变各个神经元的状态，直到达到热平衡。
3.判断选中的各段路径是否组成符合TSP问题的路径。
如果符合则输出解，
否则降低温度，转到步骤2继续退火。
实验结果
……
参考文献
史忠植.智能科学[M].北京:清华大学出版社,2006
史忠植.神经网络[M].北京:高等教育出版社,2009
D.H. Ackley, G.
E. Hinton, T.J. Sejnowski(1985). A Learning Algorithm for Boltzmann Machines. Cognitive Science, 9, pp. 147-169。