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#粗糙地计算总路程上界
UpperBound = function(disM)
{
    mx = apply(disM,1,max)  #两城市间最长距离
    returnsum(mx) )       #最长旅行路径
}
 
#生成随机染色体
rndDNA = function(n)
{
    return( seq(1,n,1) )  #随机生成n条旅行路径
}
 
#对一个解计算总路程的距离
calcScores = function(dna,disM)
{
    = length(dna)         #城市总数
    tmp = cbind(dna[1:n],c(dna[2:n],dna[1])) #生成起始点城市
    len = apply(tmp,1,function(x) disM[x[1],x[2]])
    len = sum(len)
    return(len)      #返回此条旅行路径总距离
}
 
#根据每条染色体的分数计算权重,并以此抽样
roller = function(scores,k)
{
    scores = max(scores)-scores+1
    props = scores/sum(scores)
    = length(scores)
    mxind = which.max(scores)#保留最优染色体
    ans = sample((1:N)[-mxind],k-1,replace = F,prob = props[-mxind])
    return(c(mxind,ans))
}
 
#种群中的繁殖过程
crossEvolve = function(i,nGroup,crossGroup,prop)
{
    = nGroup[i,]
    = crossGroup[i,]
    = length(a)
    = max(1,trunc(n*prop))
 
    tmpa = a
 
    st = sample(1:n,1)
    ind = st:(st+m)      #indication 指示、索引
    if (st+m>n)
    {
        bind = which(ind>n)
        ind[bind] = ind[bind] %% + 1
    }
    cross = intersect(b,a[ind])
    tmpa[ind] = cross
    return(tmpa)
}
 
#染色体的自我变异
selfVariation = function(dna,prop)
{
    = length(dna)
    pos = which(runif(n)<prop)
    if (length(pos)==0)
        return(dna)
    pos = sample(pos,1)
    newind = sample((1:n)[-pos],1)
 
    if (pos>newind)
    {
        tmp = dna[newind:n]
        tmp = tmp[-(pos-newind+1)]
        dna[newind] = dna[pos]
        dna[(newind+1):n] = tmp
    }
    else
    {
        tmp = dna[1:newind]
        tmp = tmp[-pos]
        dna[newind] = dna[pos]
        dna[1:(newind-1)] = tmp
    }
    return(dna)
}
 
#以某条染色体代表的解做图
drawIt = function(dots,dna,xlab=NULL,ylab=NULL,main=NULL,sub=NULL,col=NULL)
{
#win.graph(width=800, height=800, pointsize=12)
 
    = dots[[1]]
    = dots[[2]]
      = dots[[4]]
      cols=dots[[5]]+10
    if (is.null(main))
    {
        scores = calcScores(dna,dots[[3]])
#画地图
 plot(border,border="#BBFFFF",col="#FF7F00",ylim = c(1854), panel.first = grid(),
      main=paste("总路程",scores,"公里"),xlab="经度",ylab="纬度",sub=paste('优化结束-第',sub,'代'));
#增加省会城市坐标点
           points(x,y,pch=19,col=cols)
           text(x,y,z,pos=1,cex=0.5)
      = length(dna)
    for (i in 1:(n-1)){ 
      Sys.sleep(0.3)
      lines(x[dna[i:(i+1)]],y[dna[i:(i+1)]],col="#00FFFF",lwd=3)}
    lines(x[dna[c(n,1)]],y[dna[c(n,1)]],col="#00FFFF",lwd=3)
 
    }
    else{
 
#画地图
plot(border,border="#BBFFFF",col="#FF7F00",ylim = c(1854),main=paste("总路程",main,"公里"),
     xlab="经度",ylab="纬度",sub=paste('第',sub,'代'))
points(x,y,pch=19,col=cols)
if(sub==1)Sys.sleep(5)
else{
 
      = length(dna)
    for (i in 1:(n-1)) 
      lines(x[dna[i:(i+1)]],y[dna[i:(i+1)]],col="#00FFFF",lwd=3)
    lines(x[dna[c(n,1)]],y[dna[c(n,1)]],col="#00FFFF",lwd=3)
}}}
 
 
#Genetic Algorithm for Traveller Salesman Problem
GA4TSP = function(dots,initDNA=NULL,N,cp,vp,maxIter,maxStay,maxElite,drawing)
{
    disM = dots[[3]]
    = nrow(disM)
    if (N %%2 >0)
        = N+1
    Group = t(sapply(rep(n,N),rndDNA))
     
      if (!is.null(initDNA)) Group[1,]=initDNA
         
    maxL = UpperBound(disM)
    stopFlag = FALSE
    iterCount = 1
    stayCount = 0
    allBest = maxL
    eliteBest = maxL
    elite = mat.or.vec(maxElite,n)
    elitecount = 0
    eracount = 0
 
    LastEra = maxL
    outputRecorder = NULL
    GenerationRecorder = NULL
    showScore=FALSE
    eliteInto=FALSE
    #初始化结束
     
    while (!stopFlag)
    {
        cat('Generation:',iterCount,'Era:',eracount,'Elite:',elitecount)
        scores = apply(Group,1,calcScores,disM)
        bestScore = min(scores)
        mind = which.min(scores)
        bestDNA = Group[mind,]#记录最佳染色体
 
        #更新时代、精英的信息
        if (bestScore<eliteBest)
        {
            stayCount = 0
            eliteBest = bestScore
            eliteDNA = bestDNA
            if (eliteBest<allBest)
            {
                allBest = eliteBest
                allDNA = eliteDNA
                outputRecorder = rbind(outputRecorder,allDNA)
                GenerationRecorder = c(GenerationRecorder,iterCount)
                if (drawing)
                    drawIt(dots,allDNA,main=as.character(allBest),sub=iterCount)
            }
        }
        else
            stayCount = stayCount+1
 
        if (stayCount == maxStay)
        {
            stayCount = 0
            eliteBest = maxL
            elitecount = elitecount+1
            elite[elitecount,] = eliteDNA
            scores = apply(Group,1,calcScores,disM)
            = which(scores == min(scores))
            nind = sample((1:N)[-a],length(a))
            Group[a,] = Group[nind,]
            eliteInto =TRUE
            scores = apply(Group,1,calcScores,disM)
            bestScore = min(scores)
            mind = which.min(scores)
            bestDNA = Group[mind,]
        }
 
        if (elitecount==maxElite)
        {
            Group[1:elitecount,]=elite
            elite = mat.or.vec(maxElite,n)
            elitecount = 0
            stayCount = 0
            eliteBest = maxL
            eracount = eracount+1
            maxStay = maxStay + 20
            showScore=TRUE
            scores = apply(Group,1,calcScores,disM)
            bestScore = min(scores)
            mind = which.min(scores)
            bestDNA = Group[mind,]
        }
         
        #对种群计算分数,产生繁殖与变异
        succind = roller(scores,N/2
        nGroup = Group[succind,]          #取最优和一半高权重优秀基因
        crossind = sample(succind,N/2)
        crossGroup = Group[crossind,]     #取最优和一半高权重优秀基因,打乱顺序
        crossans = t(sapply(1:(N/2),crossEvolve,nGroup,crossGroup,cp))
        crossGroup = rbind(nGroup,crossans)
 
        Group = t(apply(crossGroup,1,selfVariation,vp))
        if (eliteInto)
            eliteInto = FALSE
        else
            Group[1,] = bestDNA  
 
        stopFlag = (iterCount>=maxIter)
       iterCount = iterCount+1
        cat(' Best:',bestScore,'All:',allBest,'Stay:',paste(stayCount,'/',maxStay,sep=''),'\n')
        if (showScore)
        {
            scores = apply(Group,1,calcScores,disM)
            show(scores[1:(N/2)])
            show(scores[(N/2+1):(N)])
            #Sys.sleep(1)
            showScore=FALSE
        }
    }
    if (drawing)
        drawIt(dots,allDNA,sub=maxIter)
 return(list(DNA = outputRecorder,Generation=GenerationRecorder))
}
 
 
#生成初始染色体
CreatDNA = function(data,i)
{
hc=hclust(dist(data[,1:2]))
data\(col</code><code class="python keyword">=</code><code class="python plain">cutree(hc,&nbsp;k&nbsp;</code><code class="python keyword">=</code>&nbsp;<code class="python plain">i)&nbsp;</code><code class="python comments">#k&nbsp;=&nbsp;1&nbsp;is&nbsp;trivial</code></div><div class="line number250 index249 alt1"><code class="python plain">INITDNA</code><code class="python keyword">=</code><code class="python plain">data[order(data\)col),]
rownames(INITDNA)=NULL
    return(INITDNA)  
}

反馈与建议

  • Author:商丰瑞
  • 邮箱:shangfengrui@gmail.com
  • date: 2015年10月26日

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