TSP问题的概述

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tsp的名词解释

tsp的名词解释

tsp的名词解释TSP,全称为Traveling Salesman Problem,即旅行推销员问题,是一种经典的组合优化问题。

它的提出源于实际销售业务中的需要,也是计算机科学与运筹学中重要的研究对象。

TSP的目标是,在给定一系列城市和计算城市之间的距离的情况下,找到一条最短路径,使得推销员能够访问每个城市一次,最后回到起始城市。

TSP的解决方法解决TSP问题的方法有很多,其中一种经典的方法是穷举法,也称为暴力搜索算法。

穷举法的思想是通过遍历所有可能的路径来寻找最优解。

然而,随着城市数量的增加,路径的组合呈指数级增长,使得穷举法的计算复杂度非常高。

因此,通常需要借助其他启发式算法和优化技术来求解。

除了穷举法,另一种常见的求解TSP的方法是基于贪婪算法的近似解法。

贪婪算法的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。

然而,贪婪算法只能得到一个较优解,而非最优解。

为了提高解的质量,可以结合其他优化技术,如局部搜索和模拟退火算法。

TSP的应用领域TSP在实际应用中有着广泛的应用领域,尤其在物流领域。

例如,快递员在派送货物时需要找到最佳路线,以节省时间和资源。

通过对TSP的研究和应用,可以帮助快递公司提高派送效率,减少成本。

除了物流领域,TSP也在其他领域中发挥着重要的作用。

在电路设计中,TSP 可以用于确定最佳元件的布局顺序,以减少信号传输的距离和延迟。

在生物学研究中,TSP被用于解决DNA测序的问题,以确定最佳的读取顺序。

此外,TSP还有在机器人路径规划、旅游规划等领域中的应用。

TSP的挑战和发展尽管TSP已经成为组合优化问题中的经典问题之一,但它仍然存在着许多挑战和待解决的问题。

随着数据规模的增大和实际问题的复杂性的增加,如何求解更大规模、更复杂的TSP问题仍然是一个挑战。

目前,学者们正在不断探索和研究改进TSP求解算法的方法,以提高求解效率和解的质量。

除了算法的改进,近年来,一些新的技术也被应用到TSP的求解中。

智能优化-TSP-旅行商问题

智能优化-TSP-旅行商问题

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。

分支限界法——TSP问题讲诉

分支限界法——TSP问题讲诉

算法中while循环的终止条件是排列树的一个叶结点成为 当前扩展结点。当s=n-1时,已找到的回路前缀是x[0:n1],它已包含图G的所有n个顶点。因此,当s=n-1时,相 应的扩展结点表示一个叶结点。此时该叶结点所相应的回 路的费用等于cc和lcost的值。剩余的活结点的lcost值不 小于已找到的回路的费用。它们都不可能导致费用更小的 回路。因此已找到叶结点所相应的回路是一个最小费用旅 行售货员回路,算法可结束。 算法结束时返回找到的最小费用,相应的最优解由数组v 给出。
0
当前最优解,故没必要扩展
结点C
结点I本身的费用已高于当前 最优解,故没必要扩展结点I
此时,优先队列为空,算法 终止。
算法的while循环体完成对排列树内部结点的扩展。
对于当前扩展结点,算法分2种情况进行处理:
①首先考虑s=n-2的情形,此时当前扩展结点是排列树中某个叶结点的父结 点。如果该叶结点相应一条可行回路且费用小于当前最小费用,则将该叶结 点插入到优先队列中,否则舍去该叶结点。 ②当s<n-2时,算法依次产生当前扩展结点的所有儿子结点。由于当前扩展 结点所相应的路径是x[0:s],其可行儿子结点是从剩余顶点x[s+1:n-1]中选 取的顶点x[i],且(x[s],x[i])是所给有向图G中的一条边。对于当前扩展结点 的每一个可行儿子结点,计算出其前缀(x[0:s],x[i])的费用cc和相应的下界 lcost。当lcost<bestc时,将这个可行儿子结点插入到活结点优先队列中。
算法: 1.找出中间的蚂蚁离两端的距离中较小的。
a[2]=11
a[2]''=27-11=14, 因为a[2]<a[2]'',所以最小距离是11,时间11/1=11 2.找出两端的蚂蚁距两端的距离中较大的。

利用遗传算法解决TSP问题课件

利用遗传算法解决TSP问题课件
编码方式
给每个城市一个固定的基因编号,例如10个城市为 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ,随机地组成一个染色体(以下所有情况都以10个城市为例说明)。 约定这10个城市之间的行走路线为: 0123456789 (其余基因序列的路线同样道理)
两个城市间的距离(用r[i][j]表示)
轮盘选择
for(mem=0;mem<PopSize;mem++) sum+=population[mem].fitness; for(mem=0;mem<PopSize;mem++) //使小的选中的可能性大 x[mem]=sum-population[mem].fitness; sum=0.0; for(mem=0;mem<PopSize;mem++) sum+=x[mem]; /* Calculate relative fitness */ for(mem=0;mem<PopSize;mem++) population[mem].rfitness=x[mem]/sum;
仿真结果
仿真结果
一个完整路线的长度
例如基因序列为:0 8 2 9 7 5 6 4 1 3,存放在gene[0]~gene[9]中。 表示行旅行路线为: 0829756413 总路程为: r[gene[0]][gene[1]]+r[gene[1]][gene[2]]~ +r[gene[9]gene[0]]
交叉
例如一个基因序列为: 0 2 5 6 9 8 1 3 4 7 产生两个0~9的int型随机数,如得到2和6,将gene[2]和gene[6]之间的基因反序,得到: 0 2 1 8 9 6 5 3 4 7

TSP问题

TSP问题
d(1, {2, 3})=min{c12+d(2, {3}), c13+ d(3, {2})} d(2, {1, 3})=min{c21+d(1, {3}), c23+ d(3, {1})} d(3, {1, 2})=min{c31+d(1, {2}), c32+ d(2, {1})} 这一阶段的决策又依赖于下面的计算结果:
lb=((1+3)+(3+6)+(1+2)+(3+4)+(2+3))/2=14
于是,得到了目标函数的界[14, 16]。 需要强调的是,这个解并不是一个合法的选择(可能没有 构成哈密顿回路),它仅仅给出了一个参考下界。
d(1, {2, 3})=min{c12+d(2, {3}), c13+ d(3, {2})}=min{2+5, 3+11}=7(1→2) d(2, {1, 3})=min{c21+d(1, {3}), c23+ d(3, {1})}=min{4+6, 2+12}=10(2→1) d(3, {1, 2})=min{c31+d(1, {2}), c32+ d(2, {1})}=min{7+8, 5+9}=14(3→2) 最后有:
③ 边(u, v) 加入解集合S后,S中不产生分枝;
∞3 3 2 6
C= 3 ∞ 7 3 2 3 7 ∞2 5
2 3 2∞3
6 2 5 3∞
1
52
2
4
3
(a) 5城市的代价矩阵 (b) 城市1→城市4
1
2 5
22
4
3
(c) 城市5→城市2

TSP的几种求解方法及其优缺点

TSP的几种求解方法及其优缺点

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(SW AP);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”。

TSP问题的概述

TSP问题的概述

TSP问题的概述旅行商问题,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。

TSP问题的由来TSP的历史很久,最早的描述是1759年欧拉研究的骑士周游问题,即对于国际象棋棋盘中的64个方格,走访64个方格一次且仅一次,并且最终返回到起始点。

TSP由美国RAND公司于1948年引入,该公司的声誉以及线形规划这一新方法的出现使得TSP成为一个知名且流行的问题。

TSP在中国的研究同样的问题,在中国还有另一个描述方法:一个邮递员从邮局出发,到所辖街道投邮件,最后返回邮局,如果他必须走遍所辖的每条街道至少一次,那么他应该如何选择投递路线,使所走的路程最短?这个描述之所以称为中国邮递员问题(Chinese Postman Problem CPP)因为是我国学者管梅古教授于1962年提出的这个问题并且给出了一个解法。

人工智能上的旅行商问题,以下给出的是算法,只是理解算法之用。

for detail contact me QQ: 413309082/****************算法总框架*****************************/int i;gs.search_init(adaptee.list_place.getSelectedIndex(),adaptee.list_fun.get SelectedIndex());do{ i=gs.search_step(); }while(i==0);/***************searchinit**************************/public void search_init(int startindex,int strategy){this.strategy = strategy;AStar.graph= G;G.setSize(AStar.len);start.index = startindex;Vertex s =new Vertex();s.index = start.index;s.parent = -1;n =null;s.value =f(s.index); //s的估价函数值G.add(s);start.parentpos = -1;start.value = s.value;open.add(start);step=0;}/***************searchstep**************************/public int search_step(){Open m ;Vertex old_m;int i,j;int f;int parentpos;if(open.next==null)return -1;//查找失败//扩展的步骤数增加step++;//Open 表非空//Open 表中移出第一个n = open.removeFirst();//n放入 CLOSE 中 ,返回放入的位置parentpos=close.Add(n.index, n.parentpos);if(n.index == start.index&&step!=1) //结束状态return 1;//扩展n结点i=n.index;for(j=0;j<len;j++){if(i!=j&&value[j]!=-1) //对于所有n的后继结点 m(j){if(j==start.index&&isAll(n)) //所有城市已访问过,且回到出发城市{f=f(j); //计算此时的f值old_m=G.getVertex(j);if(old_m!=null)if(old_m.value>f||old_m.value==0)G.add(j,i,f); //j(m) i(n),G中添加j(m),父节点为i(n),估价函数值为f G.addSub(i,j); //i(n)的后继中添加j(m)m= new Open(j,parentpos,f); //Open表中添加m(j)open.add(m);continue;}if(!isExist(n,j)) //m(j)不在n(i)的祖先中(不扩张n的祖先结点){f=f(j); //计算f值//取得旧的m(j) 中value最小的,G中的节电保存了从出发城市到此地最小估价函数old_m=G.getVertex(j);// m(j)不再G中,m(j) 也就不在Close中if(old_m==null){//j(m) i(n),G中添加j(m),父节点为i(n),估价函数值为fG.add(j,i,f);//n(i) 添加后继 m(j)G.addSub(i,j);//加入Open表m=new Open(j,parentpos,f);open.add(m); //m添加入 Open 表中}else //m(j)在G中,表示Close 表中有m(j) 结点{if(old_m.value > f) //新值比较小,采用新值{//更新G中的估价函数值,以及相关指针old_m.value = f;old_m.parent = i;//添加相关从Close中删除的代码,不删除亦可}G.addSub(i,j); //n(i) 添加后继 m(j)//从Close 中删除,移入Open表中,实际上Close表中仍然保留m = new Open(j,parentpos,f);open.add(m);}}}}//本次没查找到解,请继续return 0;}A*算法实现的旅行商问题人工智能上的旅行商问题,以下给出的是算法,只是理解算法之用。

2.旅行商TSP问题(1.1)

2.旅行商TSP问题(1.1)

旅行商问题旅行商问题(Traveling Salesman Problem,TSP)又译为旅行推销员问题、货郎担问题,简称为TSP问题,是最基本的路线问题,该问题是在寻求单一旅行者由起点出发,通过所有给定的需求点之后,最后再回到原点的最小路径成本。

最早的旅行商问题的数学规划是由Dantzig(1959)等人提出。

目录目录旅行商问题 (1)目录 (1)1.简介 (1)2.研究历史 (2)3.问题解法 (2)4.解法思路 (2)途程建构法 (2)途程改善法 (2)合成启发法 (3)5.研究进展 (3)6.问题分析 (3)1.简介“旅行商问题”常被称为“旅行推销员问题”,是指一名推销员要拜访多个地点时,如何找到在拜访每个地点一次后再回到起点的最短路径。

规则虽然简单,但在地点数目增多后求解却极为复杂。

以42个地点为例,如果要列举所有路径后再确定最佳行程,那么总路径数量之大,几乎难以计算出来。

多年来全球数学家绞尽脑汁,试图找到一个高效的算法。

TSP问题在物流中的描述是对应一个物流配送公司,欲将n个客户的订货沿最短路线全部送到。

如何确定最短路线。

TSP问题最简单的求解方法是枚举法。

它的解是多维的、多局部极值的、趋于无穷大的复杂解的空间,搜索空间是n个点的所有排列的集合,大小为(n-1)。

可以形象地把解空间看成是一个无穷大的丘陵地带,各山峰或山谷的高度即是问题的极值。

求解TSP,则是在此不能穷尽的丘陵地带中攀登以达到山顶或谷底的过程。

2.研究历史旅行商问题字面上的理解是:有一个推销员,要到n个城市推销商品,他要找出一个包含所有n个城市的具有最短路程的环路。

TSP的历史很久,最早的描述是1759年欧拉研究的骑士周游问题,即对于国际象棋棋盘中的64个方格,走访64个方格一次且仅一次,并且最终返回到起始点。

TSP由美国RAND公司于1948年引入,该公司的声誉以及线性规划这一新方法的出现使得TSP成为一个知名且流行的问题。

TSP的几种求解方法及其优缺点

TSP的几种求解方法及其优缺点

v1.0 可编辑可修改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)。

数学建模经典问题——旅行商问题

数学建模经典问题——旅行商问题
的另一个结点的编号(其中一个结点编号为i); node_ base(i)= dmin_j(i, 1)+ dmin_j(i, 2):表示与i点关联边中长
度最短的两条边之和; C*(T):最优回路长度;
25
于是,dmin(i, 1)代表与第i个结点关联的所有边 中最长边的长度,dmin_j(i, 1) 代表与第i个结点关联 的所有边中次长边的另一个结点编号(其中一个结点 编号为i),第i结点的dmin(i, k)和dmin_j(i, k)可由距 离矩阵w轻易求得。
20
当然,用该方法有时会找不到TSP的最优解, 因为很可能在进行了几轮迭代后,却找不到新的不 等式。Padborg与Hong曾计算了74个TSP,其中54 个得到了最优解,其余的虽未得到最优解,却得到 了很好的下界,如果与近似方法配合,可以估计近 似解的精确程度。如,他们解过一个有313个城市的 TSP,获得一个下界41236.46,而用近似方法能得 到一条长为41349的路线,于是可估计出所得近似解 与最优解的误差不超过0.26%。
14
早在1954年,Dantzig等人就曾提出过一种方 法(非多项式算法),并且求出了一个42城市的 TSP最优解。到了1960年代,不少人用分支定界法 解决了许多有几十个城市的TSP。还有人提出了一 些近似方法,也解决了许多有几十个城市甚至上百 个城市的TSP(有时找到的仅是近似解)。更值得 注意的是,从1970年代中期开始,Grotschel与 Padberg等人深入研究了TS多面体的最大面 (facet),并从所得结果出发获得了一种解TSP的 新算法,可以解决一些有100多个城市的TSP,且都 在不长的时间内找到了最优解。
一、数学模型 1. 标准TSP 旅行商问题(简称TSP),也称货郎担问题或 旅行推销员问题,是运筹学中一个著名的问题,其 一般提法为:有一个旅行商从城市1出发,需要到城 市2、3、…、n去推销货物,最后返回城市1,若任 意两个城市间的距离已知,则该旅行商应如何选择 其最佳行走路线

TSP的几种求解方法及其优缺点

TSP的几种求解方法及其优缺点

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,?i,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”。

现代计算方法—TSP问题的神经网络解法

现代计算方法—TSP问题的神经网络解法

TSP的神经网络解法130337杨康一、问题概述1、TSP问题旅行商问题,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。

2、神经网络介绍人工神经网络(Artificial Neural Networks,简写为ANNs)也简称为神经网络(NNs)或称作连接模型(Connection Model),它是一种模仿动物神经网络行为特征,进行分布式并行信息处理的算法数学模型。

这种网络依靠系统的复杂程度,通过调整内部大量节点之间相互连接的关系,从而达到处理信息的目的。

神经网络起源于上世纪四、五十年代,经历60多年的发展取得了巨大成果。

目前神经网络算法比较多,最基础的为BP、RBF、Hopfield等,基于这些算法的研究成果很多。

针对实际问题和存在缺陷,国内外很多学者提出了相关的改进方法。

本文采用Hopfield神经网络解决TSP问题。

Hopfield网络最重要的贡献就是引入了Lyapunov稳定性定理,证明了网络在任意初始状态下都能渐近稳定,从而Hopfield网络可用于优化计算。

二、解决方案根据TSP问题的基本要求,优化目标为:上式中的每一项表示城市y在城市x之前或之后被访问时,dxy就应被计入总路程,因此上式是任意一个循环旅行的总路程。

其中下标i对N 取模运算,即当i =N +1时令i=1,从而保证旅行路线上的第N个城市与第一个城市相邻。

如果把约束条件公式化,则分别为:上式可满足下列三个条件:(1)是置换矩阵在每行中只有至多一个元素的值为1,表示每城市不能最多只能访问一次;(2)置换矩阵每列至多只能有一个元素为1,即每次只能访问一个城市;(3)保证置换矩阵的每行每列均有且仅有一个元素的1。

tsp

tsp

一、问题描述旅行商问题,即TSP问题(Travelling Salesman Problem)是指对给定一组n个城市和它们两两之间的直达距离,寻找一条闭合的旅程,使得每个城市刚好经过一次而且总的旅行距离最短。

此问题是典型NPC组合优化问题(NPC=Non-deterministic Polynomial complete,即是多项式复杂程度的非确定性完全问题。

)。

优化问题有三个基本要素:变量、约束和目标函数。

在求解过程中,选定的基本参数称为变量;对变量取值的限制成为约束;表示可行方案衡量标准的函数成为目标函数。

二、问题分析与建模TSP问题的数学描述为:在一个边赋权的带权图中,寻找最小汉密尔顿回路。

对于N个城市的TSP问题,其城市的数目应为N。

若N个城市中,每两个城市之间都有连通的路径,其连通路径数目应为n*(n-1)/2。

而对于含有个顶点无向连接图来说,其完全图的边数也为n*(n-1)/2,因此可以用含有n个顶点的完全连通无向图来形象的描绘TSP问题的已知条件,而此完全连通无向图中每条边上的权值,可以表示TSP问题中每两个顶点之间的路径长度。

因此在其后的设计中,使用带权的完全无向连通图来分析TSP问题的求解过程。

一棵生成树是连通图的一个极小连通子图,它含有连通图中的全部n个顶点,一个连通图的最小生成树,是此图所有生成树中代价和最小的一棵生成树。

它与TSP问题所求路径有许多相同之处,它们都必须经过所有的n个顶点,n个顶点之间都是相互连通(但在TSP问题中,路径为回路),并且路径长度为最短。

因此,对于TSP问题的求解,可以借助于最小生成树的求解方法。

三、求解问题的算法用最小生成树解决TSP问题。

构造最小生成树可以有多种,其中一种为普里姆(Prim)算法。

算法的描述为::在含有n(n>1)个顶点的完全连通无向图中,任意选择一个顶点Vi作为起始点,在与顶点Vi相关联的n-1条边中,选择一条权值最小的边ei,此边可连接V i及图中另一个顶点Vj,然后在与V i或Vj相关联除ei以外的所有边中,选择权值最小的边ej,ej又可连接另外一个顶点(边的选则还要保证树中没有环的产生)。

tsp问题

tsp问题

TSP问题求解旅行商问题(traveling saleman problem,简称tsp):已知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,可使其旅行路线的总长度最短?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)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点且每个顶点只通过一次的具有最短距离的回路。

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

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ti∈v(i=1,2,3,…,n),且记tn+1= t1,则旅行商问题的数学模型为:min l=σd(t(i),t(i+1))(i=1,…,n)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,本文采用遗传算法求其近似解。

一.遗传算法: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,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。

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)).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)=alpha*(1-alpha).^(i-1) 。

TSP问题的动态规划解法

TSP问题的动态规划解法

TSP问题的动态规划解法第十七组:3103038028 郑少斌3103038029 王瑞锋3103038035 江飞鸿3103038043 韩鑫3103055004 唐万强1.TSP问题简介旅行商问题(Traveling Salesman Problem,简称TSP, 亦称为货单郎问题)可以描述为:对于N 个城市,它们之间的距离已知,有一旅行商要从某一城市走遍所有的城市,且每一城市只能经过一次,最后回到出发的城市,问如何选择路线可使他走过的路径最短。

这是一个典型的组合优化问题。

它有很强的现实意义,可以应用于交通运输,物资调配,旅游线路设置。

对于了解某个国家地理分布也有一定的现实意义。

这个问题的解法有很多种,在这里我们尝试使用最优控制中的动态规划的相关知识来进行求解。

2.TSP问题分析对于这个问题,我们首先想到的是应用穷举法进行解答,但是这个方法时间和空间的复杂度很高。

从表面上看,TSP 问题很简单,其实则不然。

对于N 个城市的TSP,存在的可能路径为(N-1)!/2条,当N较大时,其数量是惊人的。

计算每条路经都需求出N 个距离之和,这样各种路径及其距离之和的计算量正比与N!/2.用搜索法要求就规模大的TSP是不现实的。

例如使用1GFLOPs次的计算机搜索TSP所需的时间如下表所示由上可知,对于这个问题采用穷举法进行解答是不现实的,这就要求我们采用其他的方法进行解答。

3.其他求解TSP问题的方法*贪心法a.所谓贪心法,就是在组合算法中,将每一步都取局部最优的求解方法。

b.下表表示用贪心法求解TSP的过程。

先将各城市间的距离用行列式形式表示,主对角线上用∞表示。

我们可以从城市C1出发,依次在每一行或列中选取元素最小的路径,且每个城市只能访问一次。

c. 按贪心法从C1出发所挑选的路径为 15432671C C C C C C C C →→→→→→→ L =2+7+3+4+4+3+10=33不难看出,这种从局部最优原则出发的方法所得的结果的好坏,与城市间的距离的具体情况和从那个城市开始有关。

旅行者问题

旅行者问题
设s, s1, s2,…, sp, s是从s出发的一条路径长度最短的简单回路,假设从s到下一个城市s1已经求出,则问题转化为求从s1到s的最短路径,显然s1, s2,…, sp, s一定构成一条从s1到s的最短路径,所以TSP问题是构成最优子结构性质的,用动态规划来求解也是合理的。
3.推导动态规划方程
V_2_count++;
else
V_3_count++;
}
if((array_0_count == V_0_count) && (array_1_count == V_1_count)
&& (array_2_count == V_2_count) && (array_3_count == V_3_count))
现在对问题定义中的例子来说明TSP的求解过程。(假设出发城市是0城市)
①我们要求的最终结果是d(0,{1,2,3}),它表示,从城市0开始,经过{1,2,3}之中的城市并且只有一次,求出最短路径.
②d(0,{1,2,3})是不能一下子求出来的,那么他的值是怎么得出的呢?看上图的第二层,第二层表明了d(0,{1,2,3})所需依赖的值。那么得出:
5,0,2,3,
6,4,0,2,
3,7,5,0
};
int d[4][8]={0},i=0,j=0;
for(i=0; i<4; i++)
for(j=0; j<8; j++)
d[i][j]=1000; //假设1000为无穷大
TSP(d,c,V,4);
printf("The least road is:%d/n",d[0][7]);

求解TSP问题算法综述

求解TSP问题算法综述

求解TSP问题算法综述一、本文概述本文旨在全面综述求解旅行商问题(Traveling Salesman Problem, TSP)的各种算法。

TSP问题是一个经典的组合优化问题,自提出以来就引起了广泛的关注和研究。

该问题可以描述为:给定一系列城市和每对城市之间的距离,求解一条最短的可能路线,使得一个旅行商从某个城市出发,经过每个城市恰好一次,最后返回出发城市。

本文将首先介绍TSP问题的基本定义、性质及其在实际应用中的重要性。

接着,我们将综述传统的精确算法,如动态规划、分支定界法等,以及它们在求解TSP问题中的优缺点。

然后,我们将重点介绍启发式算法和元启发式算法,包括模拟退火、遗传算法、蚁群算法等,这些算法在求解大规模TSP问题时表现出良好的性能和效率。

本文还将探讨近年来新兴的机器学习算法在TSP问题求解中的应用,如深度学习、强化学习等。

我们将对各类算法进行总结和评价,分析它们在不同场景下的适用性和性能表现。

我们也将展望TSP问题求解算法的未来发展方向,以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考和指导。

二、经典算法求解旅行商问题(TSP)的经典算法多种多样,每种算法都有其独特的优缺点和适用场景。

本节将对一些代表性的经典算法进行综述。

暴力穷举法(Brute-Force):暴力穷举法是最简单直观的TSP求解算法。

其基本思想是生成所有可能的旅行路径,计算每条路径的总距离,然后选择最短的那条。

虽然这种方法在理论上可以找到最优解,但由于其时间复杂度为O(n!),对于大规模问题来说计算量极大,因此并不实用。

动态规划(Dynamic Programming, DP):动态规划是一种通过将问题分解为更小的子问题来求解的优化方法。

对于TSP问题,DP算法可以将一个大循环中的多个子问题合并成一个子问题,从而减少重复计算。

然而,TSP的DP算法仍面临“维度灾难”的问题,即当城市数量增多时,所需存储空间和计算时间呈指数级增长。

TSP问题报告 算法分析与设计

TSP问题报告 算法分析与设计

TSP问题一、问题描述所谓 TSP 问题是指旅行商要去 n 个城市推销商品,其中每个城市到达且仅到达一次,并且要求所走的路程最短(该问题又称货郎担问题、邮递员问题、售货员问题等)。

TSP 问题最容易想到、也肯定能得到最优解的算法是穷举法,即考察所有可能的行走线路,从中选出最佳的一条。

二、解题思路1.基本思路对于图G=(V,E),从起点出发,其余点作为路径集合,然后列出路径集合中各个点作为子路径起点,其余点作为路径集合的情况,从中选取路径长度最短的情况,再对路径集合迭代计算,直到路径集合为空的时候,这时最短路径的情况即是该点到原点的距离,路径集合是空集{},此时已触碰临界条件,可以不断回溯之前的迭代,进而解决此问题。

2.最优值函数和边界条件第二行是最优值函数。

从i到集合V'的最优路径是以V’中某一点作为子路径起点,其余点作为路径集合的路径的长度加上从k到i 的距离的最优值。

第一行是边界条件。

当子路径的路径集合是空集时,最优子问题的解,本题来说也就是子路径的最短路径就是从子路径的起点到原来起点的距离。

3.标记函数标记函数同时也是算法的核心函数,完全按照递推公式的思想,使用迭代的方式。

distance是第一个核心函数,主要负责路径的输出;distance1是第二个核心函数,主要负责寻求子集合的最短路径并计算长度。

第一核心函数中调用了第二核心函数,第一核心函数只负路径的输出,在将问题细化深入的过程中,将真正的路径寻找和计算交给第二核心函数。

4.标记函数的解读:(1)distancedouble distance(int a,int b[],int c,double d[][NUM],int start) a:子问题起点b[]:字问题路径集合d[][]:距离矩阵(最开始创建的,所有调用函数过程中,都使用的这个,没有更改,只有读取)start:原问题起点(达到临界条件时,找到路径长度)//边界条件if(c==0){cout<<start;return d[a][start];}//非临界条件时候,构建所有路径集合的,起点和对应的路径集合,在迭代的时候会使用到else{for(i=0;i<c;i++){point[i]=b[i];k=0;for(j=0;j<c;j++){if(i!=j){e[i][k]=b[j]; /*节点方阵,冗余的*/k++;}}}mindistance=distance1(point[k],e[k],c-1,d,start)+d[a][point[k] ];//假定下一层的最短路径就是p[0]以及其对应的路径矩阵e[k]for(i=0;i<c-1;i++) //比较出下一层真正的最短路径if(mindistance>(distance1(point[i+1],e[i+1],c-1,d,start)+d[ a][point[i+1]])){k=i+1;mindistance=distance1(point[k],e[k],c-1,d,start)+d[a][poin t[k]];}cout<<point[k]<<"->";return distance(point[k],e[k],c-1,d,start)+d[a][point[k]]; }(2)distance1double distance1(int a,int b[],int c,double d[][NUM],int start) //边界条件if(c==0){return d[a][start];}//非边界条件else{for(i=0;i<c;i++){point[i]=b[i];k=0;for(j=0;j<c;j++){if(i!=j){e[i][k]=b[j];k++;}}}//拆分该点到达起点所需经过的集合该点的下一点到达起点所需经过的集合mindistance=distance1(point[0],e[0],c-1,d,start)+d[a][point[ 0]];for(i=0;i<c-1;i++)if(mindistance>(distance1(point[i+1],e[i+1],c-1,d,start)+d[ a][point[i+1]]))mindistance=distance1(point[i+1],e[i+1],c-1,d,start)+d[a][ point[i+1]];return mindistance; //求最小值}}5.时间复杂度分析整体的时间复杂度是O (2^n )。

tsp问题总结归纳

tsp问题总结归纳

tsp问题总结归纳TSP(Traveling Salesman Problem,旅行商问题)是一类经典的组合优化问题,在数学和计算机科学领域具有重要的研究价值和实际应用。

本文将从定义、解决方法和应用三个方面,对TSP问题进行总结归纳。

一、定义TSP问题是指给定一系列城市和城市之间的距离,求解经过每个城市一次且路径最短的旅行路线。

该问题可以用图论中的欧拉图和哈密顿图来描述。

在欧拉图中,一笔画问题要求从图的一个顶点开始,经过每个边一次并回到起点;而哈密顿图中,要求从图的一个顶点开始,经过每个顶点一次而路径最短。

二、解决方法1. 穷举法:穷举法是最简单直接的解决TSP问题的方法,即尝试遍历所有可能的路径,并计算每条路径的总距离,从中选出最短的一条。

然而,由于TSP问题的复杂性,穷举法在实际应用中很少使用,因为其时间复杂度随着城市数量的增加而急剧增加。

2. 动态规划:通过将问题分解为子问题,并利用子问题的最优解构建整体最优解。

动态规划方法可以有效地解决TSP问题,但其时间复杂度仍然较高,在大规模问题中难以实施。

3. 遗传算法:遗传算法是一种基于生物进化原理的搜索算法,通过模拟遗传、突变和选择等操作,逐步优化解的质量。

遗传算法在解决TSP问题中具有良好的性能和适应性,能够处理较大规模的问题,但其结果并不一定是全局最优解。

三、应用TSP问题在实际生活和工程领域中有广泛的应用,如物流配送、路径规划、电路布线等。

通过求解TSP问题,可以帮助优化物流运输路线、节约时间和资源成本,提高效率。

结论TSP问题是一个具有理论研究价值和实际应用的经典问题,其求解方法多种多样。

穷举法虽然简单直接,但在实际问题中难以应用;动态规划方法虽然高效,但对于大规模问题仍有限制;遗传算法具有较好的适应性和性能,可以处理较大规模的问题。

TSP问题在实际应用中可以有效地优化物流和路径规划等方面,提高效率和节约成本。

通过对TSP问题的总结归纳,我们可以更好地理解和应用有关组合优化问题的解决方法,推动其在实践中的发展和应用。

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{
Open m ;
Vertex old_m;
int i,j;
int f;
int parentpos;
if(open.next==null)
return -1;//查找失败
//扩展的步骤数增加
step++;
//Open 表非空
//Open 表中移出第一个
n = open.removeFirst();
//n放入 CLOSE 中 ,返回放入的位置
{
//更新G中的估价函数值,以及相关指针
old_m.value = f;
old_m.parent = i;
//添加相关从Close中删除的代码,不删除亦可
}
G.addSub(i,j); //n(i) 添加后继 m(j)
//从Close 中删除,移入Open表中,实际上Close表中仍然保留
m = new Open(j,parentpos,f);
人工智能上的旅行商问题,以下给出的是算法,只是理解算法之用。
for detail contact me QQ: 413309082
/****************算法总框架*****************************/
int i;
gs.search_init(adaptee.list_place.getSelectedIndex(),adaptee.list_fun.getSelectedIndex());
{
Open m ;
Vertex old_m;
int i,j;
int f;
int parentpos;
if(open.next==null)
return -1;//查找失败
//扩展的步骤数增加
step++;
//Open表非空
//Open表中移出第一个
n = open.removeFirst();
//n放入CLOSE中,返回放入的位置
parentpos=close.Add(n.index, n.parentpos);
if(n.index == start.index&&step!=1) //结束状态
return 1;
//扩展n结点
i=n.index;
for(j=0;j<len;j++)
{
if(i!=j&&value[j]!=-1) //对于所有n的后继结点m(j)
TSP问题的由来
TSP的历史很久,最早的描述是1759年欧拉研究的骑士周游问题,即对于国际象棋棋盘中的64个方格,走访64个方格一次且仅一次,并且最终返回到起始点。
TSP由美国RAND公司于1948年引入,该公司的声誉以及线形规划这一新方法的出现使得TSP成为一个知名且流行的问题。
TSP在中国的研究
//n(i)添加后继m(j)
G.addSub(i,j);
//加入Open表
m=new Open(j,parentpos,f);
open.add(m); //m添加入Open表中
}
else //m(j)在G中,表示Close表中有m(j)结点
{
if(old_m.value > f) //新值比较小,采用新值
parentpos=close.Add(n.index, n.parentpos);
if(n.index == start.index&&step!=1) //结束状态
return 1;
//扩展n结点
i=n.index;
for(j=0;j<len;j++)
{
if(i!=j&&value[i][j]!=-1) //对于所有n的后继结点 m(j)
G.addSub(i,j); //i(n)的后继中添加j(m)
m= new Open(j,parentpos,f); //Open表中添加m(j)
open.add(m);
continue;
}
if(!isExist(n,j)) //m(j)不在n(i)的祖先中(不扩张n的祖先结点)
{
f=f(j); //计算f值
{
if(j==start.index&&isAll(n)) //所有城市已访问过,且回到出发城市
{
f=f(j); //计算此时的f值
old_m=G.getVertex(j);
if(old_m!=null)
if(old_m.value>f||old_m.value==0)
G.add(j,i,f); //j(m) i(n),G中添加j(m),父节点为i(n),估价函数值为f
AStar.graph= G;
G.setSize(AStar.len);
start.index = startindex;
Vertex s =new Vertex();
s.index = start.index;
s.parent = -1;
n =null;
s.value =f(s.index); //s的估价函数值
TSP问题的概述
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。
//n(i) 添加后继 m(j)
G.addSub(i,j);
//加入Open表
m=new Open(j,parentpos,f);
open.add(m); //m添加入 Open 表中
}
else //m(j)在G中,表示Close 表中有m(j) 结点
{
if(old_m.value > f) //新值比较小,采用新值
//取得旧的m(j)中value最小的,G中的节电保存了从出发城市到此地最小估价函数
old_m=G.getVertex(j);
// m(j)不再G中,m(j)也就不在Close中
if(old_m==null)
{
//j(m) i(n),G中添加j(m),父节点为i(n),估价函数值为f
G.add(j,i,f);
G.add(s);
start.parentpos = -1;
start.value = s.value;
open.add(start);
step=0;
}
/***************searchstep**************************/
public int search_step()
AStar.graph= G;
G.setSize(AStar.len);
start.index = startindex;
Vertex s =new Vertex();
s.index = start.index;
s.parent = -1;
n =null;
s.value =f(s.index); //s的估价函数值
open.add(m);
}
}
}
}
//本次没查找到解,请继续
return 0;
}
A*算法实现的旅行商问题
人工智能上的旅行商问题,以下给出的是算法,只是理解算法之用。
/****************算法总框架*****************************/
int i;
gs.search_init(adaptee.list_place.getSelectedIndex(),adaptee.list_fun.getSelectedIndex());
//取得旧的m(j) 中value最小的,G中的节电保存了从出发城市到此地最小估价函数
old_m=G.getVertex(j);
// m(j)不再G中,m(j) 也就不在Close中
if(old_m==null)
{
//j(m) i(n),G中添加j(m),父节点为i(n),估价函数值为f
G.add(j,i,f);
{
if(j==start.index&&isAll(n)) //所有城市已访问过,且回到出发城市
{
f=f(j); //计算此时的f值
old_m=G.getVertex(j);
if(old_m!=null)
if(old_m.value>f||old_m.value==0)
G.add(j,i,f); //j(m) i(n),G中添加j(m),父节点为i(n),估价函数值为f
G.add(s);
start.parentpos = -1;
start.value = s.value;
open.add(start);
step=0;
}
/***************searchstep**************************/
public int search_step()
{
//更新G中的估价函数值,以及相关指针
old_m.value = f;
old_m.parent = i;
//添加相关从Close中删除的代码,不删除亦可
}
G.addSub(i,j); //n(i)添加后继m(j)
//从Close中删除,移入Open表中,实际上Close表中仍然保留
m = new Open(j,parentpos,f);
同样的问题,在中国还有另一个描述方法:一个邮递员从邮局出发,到所辖街道投邮件,最后返回邮局,如果他必须走遍所辖的每条街道至少一次,那么他应该如何选择投递路线,使所走的路程最短?这个描述之所以称为中国邮递员问题(Chinese Postman Problem CPP)因为是我国学者管梅古教授于1962年提出的这个问题并且给出了一个解法。
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