news 2026/5/5 13:10:59

遗传算法—旅行商问题(TSP)优化 Matlab代码可用于路径规划,物流配送,路径优化 源码+...

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张小明

前端开发工程师

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遗传算法—旅行商问题(TSP)优化 Matlab代码可用于路径规划,物流配送,路径优化 源码+...

遗传算法—旅行商问题(TSP)优化 Matlab代码可用于路径规划,物流配送,路径优化 源码+注释 数据可以修改 多少个坐标都行 帮忙改数据就是另外的价钱[旺柴] 代码一经售出概不退换!望理解

直接上硬货!今天咱们聊聊怎么用遗传算法干翻旅行商问题(TSP),手把手教你用Matlab实现路径优化。别被算法名字吓到,其实就是模拟生物进化来找最优路线,跟玩贪吃蛇找最短路线差不多。

先看核心代码结构,老规矩先定义城市坐标。咱们直接用矩阵存坐标,想改多少城市随便:

citys = [18,54; 87,76; 74,78; 71,71; 25,38; 58,35; 4,50; 13,40; 18,40; 24,42]; % 城市坐标矩阵

重点来了!种群初始化这段骚操作,注意看怎么生成不重复的随机路径:

function pop = init_pop(pop_size, city_num) pop = zeros(pop_size, city_num); for i = 1:pop_size pop(i,:) = randperm(city_num); % 这行是关键,生成随机排列 end end % 这相当于给每个染色体(路径)随机打乱城市顺序,保证初始多样性

适应度函数才是灵魂,这里用距离倒数作为适应度值,距离越短适应度越高:

function fitness = calculate_fitness(pop, citys) [N,~] = size(pop); fitness = zeros(N,1); for i = 1:N path = pop(i,:); fitness(i) = 1 / (total_distance(path, citys) + eps); % 加eps防止除零 end end % 这里有个坑:直接算总距离容易数值爆炸,取倒数更稳定

交叉操作我偏爱顺序交叉(OX),亲测比单点交叉效果好。来看这段魔鬼代码:

function [child1, child2] = crossover(parent1, parent2) len = length(parent1); % 随机选两个切点 cx1 = randi([1,len-1]); cx2 = randi([cx1+1,len]); % 中间段直接遗传 child1 = zeros(1,len); child1(cx1:cx2) = parent1(cx1:cx2); % 填充剩余位置(顺序保持父代2) ptr = 1; for gene = [parent2(1:cx1-1), parent2(cx2+1:end)] while ismember(gene, child1) gene = mod(gene, len) + 1; end if ptr < cx1 child1(ptr) = gene; ptr = ptr + 1; elseif ptr > cx2 child1(ptr) = gene; ptr = ptr + 1; else ptr = cx2 + 1; end end % 同理生成child2... end % 这种交叉方式能有效保留优秀路径片段

变异操作别太狠,我一般用交换变异,随机选两个位置互换:

function mutated = mutation(indiv) r = sort(randperm(length(indiv),2)); mutated = indiv; mutated(r(1)) = indiv(r(2)); mutated(r(2)) = indiv(r(1)); end % 简单粗暴但有效,保持种群多样性就靠它了

几个实战经验:

  1. 种群规模别太小,至少50起步,城市多的话直接上200
  2. 变异概率0.01~0.1之间调,太高变随机搜索
  3. 迭代到后期可以动态调整交叉概率
  4. 可视化路线用这个:
plot(citys(path,1), citys(path,2), 'o-');

实测30个城市迭代500代,最优路径长度能收敛到稳定值。代码里我埋了个彩蛋——按F5运行会自动播放进化过程动画,看着路线越来越顺超解压!

需要换自己的数据?直接把citys矩阵替换成你的坐标就行,支持任意数量城市(但超过1000个城市建议换算法)。代码已封装成函数,调用姿势:

best_route = ga_tsp(citys, 'PopulationSize',100, 'MaxGen',300);

最后说句大实话:遗传算法容易陷入局部最优,建议配合模拟退火或者蚁群算法搞融合算法。不过对于大多数物流配送场景,这个代码已经能打趴90%的路径问题了。

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