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。

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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());
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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
parentpos=close.Add(n.index, n.parentpos);
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//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);
}
}
}
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//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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