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Matlab随笔之模拟退火算法

问题描述:

我方有一个基地,经度和纬度为( 70,40)。假设我方飞机的速度为 1000 公里/小时。
我方派一架飞机从基地出发,侦察完敌方所有目标,再返回原来的基地。在敌方每一目
标点的侦察时间不计,求该架飞机所花费的时间(假设我方飞机巡航时间可以充分长)。
这是一个旅行商问题。我们依次给基地编号为 1,敌方目标依次编号为 2, 3,…,
101, 最后我方基地再重复编号为 102(这样便于程序中计算)。 距离矩阵 D = ( dij )102×102 ,
其中
dij 表示表示 i, j 两点的距离, i, j = 1,2,L ,102 ,这里 D 为实对称矩阵。则问题是
求一个从点 1 出发,走遍所有中间点,到达点 102 的一个最短路径。

算法如下:

%模拟退火算法之旅行商算法 %ij.txt存放的是各点经纬度 clc;clear load C:\Users\LittleLala\Desktop\ij.txt;%加载目标数据ij.txt存放25x8矩阵 x=ij(:,1:2:8);%x为25x4矩阵 x=x(:);%x化为10x1矩阵 y=ij(:,2:2:8);%y为25x4矩阵 y=y(:);%y化为100x1矩阵 sj=[x y];%100x2矩阵 d1=[70,40];%起始点 sj=[d1;sj;d1];%首尾添加上出发点和终点 sj=sj*pi/180;%角度化为弧度 %计算距离 d=zeros(102);%先建一个102x102的空的距离矩阵,再把对应距离填进去 %A(R cos x1 cos y1 , R sin x1 cos y1 , R sin y1 ) %B(R cos x2 cos y2 , R sin x2 cos y2 , R sin y2 ) %其中 R = 6370 为地球半径。 %A, B 两点的实际距离: %d = R arccos[cos(x1 − x2 ) cos y1 cos y2 + sin y1 sin y2 ] for i=1:101     for j=i+1:102         d(i,j)=6370*acos(cos(sj(i,1)-sj(j,1))*cos(sj(i,2))*cos(sj(j,2))...             +sin(sj(i,2))*sin(sj(j,2)));     end end %上述的d为上三角矩阵,根据对称性,化为对称矩阵,d矩阵包含各点间的距离信息 d=d+d‘; S0=[]; Sum=inf; rand(‘state‘,sum(clock));%作用是定义一个随时间变化的初值 %matlab里面的随机生成函数基本都是以rand为基函数通过函数关系式得到, %比如 normrnd,unidrnd等,你每次重启matlab后运行已编好的含随机数生成的函数你将得到相同的结果, %比如我的电脑上重启matlab运行unidrnd(100),每次的值都是82,这是因为rand函数的初值都一样, %所以为了避免上述问题经常在程序前运行或加命令rand(‘state‘,sum(clock)),这样重启matlab,运行随机数生成值就不同了。 for i=1:1000%循环1000次,尽可能让所有排序情况都出现一遍     s=[1,1+randperm(100),102];%s为中间2到101的排列组合     temp=0;     for j=1:101         temp=temp+d(s(j),s(j+1));     end     if temp<Sum        Sum=temp;        S0=s;%保存当前最小值的排序情况     end end e=0.1^30;%选定的终止温度 e = 10 −30 ,判断退火过程是否结束 at=0.999;%选定的降温系数α进行降温即:T =αT L=20000; T=1; %退火过程 for k=1:L c=2+floor(100*rand(1,2));%floor函数其功能是“向下取整”,或者说“向下舍入”,即取不大于x的最大整数 %ceil函数向上取整 c=sort(c);% [a,b]=sort(X)是按列从小到大排序,而 [a,b]=sort(X,2)是按行,b为排序情况 c1=c(1);c2=c(2); %计算代价函数值 df=d(S0(c1-1),S0(c2))+d(S0(c1),S0(c2+1))-d(S0(c1-1),S0(c1))-d(S0(c2),S0(c2+1)); if df<0%接受准则     S0=[S0(1:c1-1),S0(c2:-1:c1),S0(c2+1:102)];     Sum=Sum+df; elseif exp(-df/T)>rand(1)%以概率exp(−df/T)接受新的路径%注意时elseif而不是else if     S0=[S0(1:c1-1),S0(c2:-1:c1),S0(c2+1:102)];     Sum=Sum+df; end; T=T*at;%退火 if T<e%达到终止温度     break; end; end; %输出路径和路径长度 S0,Sum %画出其中一个巡航路径 plot(sj(S0,1)/pi*180,sj(S0,2)/pi*180); hold on plot(sj(S0,1)/pi*180,sj(S0,2)/pi*180,‘rx‘); axis([-5,75,-5,45]);

运行结果:

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