蚁群算法与最短路径如何求大规模图上的最短路径问题

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求教:蚁群算法选择最短路径问题
每条路径的距离已知?,终点B,两者之间有多条路径可以到达?,怎样用蚁群算法选择出最短路径呀已知起始点A
谢谢,偶学习一下?给发个现成源程序有木有大神帮帮忙呀
提问者采纳
%各代最佳路线的长度pathlen = 0;,nt)。
wv = zeros( nt -2 - ht ):,去调试过;
%路径变化信息
%对单个蚂蚁的路径进行统计
sum1 =0,visited(1))+Q/
=rbest(:m % 对蚂蚁群体的循环;%st 起点序号;
vcell{t} =visited:length(wv)
pp(k)=(tau(visited(vp):%nt 路径所经过的点的个数;
msum(t) = sum1;
full(i,nt),但是在例子都代码是不完整的,我很好奇那些转载这些源码的人是否真的有去学习过这些;
psl = find(pcum &gt,nt);
sum1 =sum1 + full(x,因为涉及到图像读取处理等方面的东西;
for pr = 1;rbest=zeros(nc_max,nc_max))&#39,nt);(sum(pp)),都是出自博客:(nt-1)
delta_tau(visited(ww);
a =(tau(visited(end),Q,visited(1))=delta_tau(visited(end),取蚂蚁数量和碎片数量一致;%信息素矩阵% tabu = zeros(nt,1),t) = inf:nt-1
%记录了还没访问的图片编号
vp = 1,不过对于数量小的路径,nt) =(linspace(%初始化迭代次数;
ht =ht +1,i)
- gethead(;%
if t == m & i == nc_max %
bestqueue = visited%
tau=(1-Rho):nt
= 1,st,getend)%参数解释,
tabu=zeros(1,t) = sum(abs(getend(;
visited(1) = st,1) = (linspace(st,即碎片顺序;sum1: nt
if tabu(k) ==
jc = jc +1,sd,187)eta
= 1,ju(3))^Alpha)*(eta(visited(end);
=1 ,wv(k))^Alpha)*(eta(visited(vp),所以就只贴算法代码部分:,找出现有的最新的最佳路径,可根据实际情况修改% nt = 209。function bestqueue =aco1(nt,缺失了一部分;
y = visited(pr+1) 。但是对于这个问题蚁群算法有一个比较大的缺点,visited(ww+1))=delta_tau(visited(ww);
=stime +1:nt
full(i,nc_max:nc_max % 代数循环
delta_tau=zeros(%同上.*tau+delta_
%获取尚未访问的位置的向量,标记已访问的碎片,但就是这样的例子,当初学习这个时候;% Q 信息量;%轮盘赌法
to_visit= wv(psl(1)) ,在此表示为碎片矩阵的编号,只好到网上找例子;%临时记录每代最佳路线长度stime = 1:;%同上;end toc,t))),Alpha ,y),但其所用到原理还是求解最短路径的原理;%各代最佳路线rbest(,以减少迭代次数nc =1;%碎片个数full = zeros(%下一张碎片的选择概率计算,nt), sd 。网上关于这个算法源代码的常见的有2个版本;%nc_max 迭代的次数;(sum1&#47:nt -1
x = visited(pr),效果还是很好的;%禁忌矩阵;
visited(r) = to_
%信息素变化,wv(k))^Beta);�
delta_tau(visited(end);%visited指示量
= [],因为已经将蚁群放在起点,取距离的倒数% eta% e = eta(4;%同上
visited(nt) = sd ,即信息素最多的路径.&#47。但这里的最短路径和数据结构中最短路径有一定的区别./%启发因子,p =(信息素^信息素系数)*(启发因子^启发因子系数)
pp=%记录已访问的元素的位置
tabu(st) = 1,st;%sd 终点序号;100);%Rho 蒸发系数;%gethead getend 是用来求距离矩阵的,2)tau = ones(nt,Beta ,访问之后则变为1;%m 蚂蚁的个数。而蚁群算法则很好地满足了这些条件;%初始化距离矩阵for i =1;= rand);
= 2。在数据结构中,故也应将禁忌向量和位置向量的状态进行修改
tabu(sd) =1,m ,就是收敛很慢;%元胞记录每个蚂蚁的路径;
viseted = zeros(1;%记录代数进度for i = 1;%已访问碎片个数变化
=vp+1:;%禁忌向量;
%完成信息素的更新;%初始化改变量
for t = 1;
endend% a =full(156;
for ww=1;%置空的概率向量
jc = 0,nc_max))&#39,nt),ju(3))^Beta)%
visited(end)
%计算选择的概率
for k=1,gethead,Rho ;%Alpha 信息素系数;%st为起点,这些算法还是有一定的局限性的;%完成选点
tabu(to_visit) =1,身边也没有相关的书籍,很想吐槽一下网络流传的一些蚁群算法的例子;%归一化
=cumsum(pp),但对于要求出一条经过所有的点的并且要求路径最短;这个例子其实是当初数模比赛时用来完成碎片拼接的。话说回来,对于最短路径的求解常用的一般有Dijkstra算法与Floyd算法,初试值设为0;ta 启发因子系数,我下面的例子也是无法直接编译通过的,visited(ww+1)) + Q&#47,居然流传甚广; lbest=zeros(nc_max。当然
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蚁群优化算法在求解最短路径问题中的研究与应用
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你可能喜欢大规模图上的最短路径问题研究--《中国科学技术大学》2014年博士论文
大规模图上的最短路径问题研究
【摘要】:最短路径问题是图论和算法设计中的经典问题。也是现实世界的许多应用中的基本问题,如路径规划、物流规划、GPS导航、生物医学、社交网络、基于位置的服务(LBS)等等。尽可能快地计算最短路径是这些应用的迫切需求。随着GPS、电子地图和LBS的发展,位置信息爆炸式增长,图的规模也越来越大。传统算法已经无法满足实时性的需求,特别是在基于路网的应用中。与此同时,这些应用需求也在不断推动最短路径算法的持续发展。
尽管对最短路径算法的研究已经取得了突飞猛进的发展,但是面对数据规模的迅速增长和实时性要求的日益普遍,目前的算法仍然面临巨大的挑战。应对挑战的方法一般有三:①研究更高效的串行算法:预处理技术是解决这个问题的有效方法。②研究近似算法:在大多数现实场景中没有必要计算精确距离。使用近似距离可以有效的降低计算的复杂度。③研究并行算法:为了充分利用现代多核体系结构的特性,开发并行算法是必然选择。
围绕提高最短路径算法的性能这一目标,本文沿两条线索展开研究工作:以最短路径问题的分类为线索,本文研究了单源最短路径、点到点的最短路径和全源最短路径问题;以未来的研究趋势为线索,本文提出了新的串行、近似和并行算法。具体来说,本文的主要研究成果、贡献和创新点可以概括为以下几点:
(1)提出求解点到点的最短路径的高效下界算法。在许多应用中,实时计算一个源点到一个目的点的最短路径是一个非常重要的问题。学术界已经提出若干下界算法求解点到点的最短路径问题,如A*算法,ALT算法等。这些算法使用的距离估值比较松散,仍然有很大的提升潜力。本文提出了一种新的两阶段目标制导下界算法ACT算法。它组合使用了A*搜索,中心点和三角不等式,并且不依赖于特定领域的先验知识。新算法充分利用了预处理数据,可以获得非常好的距离下界。在真实路网上的实验结果表明,新算法的性能明显优于以往的算法。在某些实例下,ACT算法所扩展的顶点数量仅仅比最短路径上的顶点数量多25%左右。
(2)提出在路网上检索k近邻的基于预处理的近似算法。路网上的k近邻检索已经引起越来越多的学者的关注。本文提出了一种简单高效的预处理算法检索近似k近邻。算法选取顶点集合V的一个子集R作为代表顶点,计算R中所有顶点对之间的最短路径距离。因为|R|≤|V|,算法只需要较少量的内存空间,kNN检索系统可以部署在普通的桌面级计算机上。而且,算法中使用的是误差可控的近似距离。实验表明,误差上限较小时,近似算法的检索结果比较精确。
(3)优化OpenCL异构计算平台上的并行单源最短路径算法。由于数据相关性较强,很难直观地并行化传统的最短路径算法。异构计算为解决这一难题带来了机遇和挑战。本文讨论了OpenCL的内存一致性,研究了已有的并行算法,并提出了一个改进型算法。通过调整数据结构和使用原子操作,改进后的算法大大减少了内核调用的次数。实验结果表明,改进版本的性能比原始版本提高了一倍多。
(4)优化大规模稀疏图上的全源最短路径算法。在大规模稀疏图上计算全源最短路径的主流方法仍然是重复调用Dijkstra算法。本文研究了标号初值与标号修正算法性能之间的关系,提出了利用增量计算初始化标号数组的优化方法,大大减少了顶点重入次数。实验结果表明,改进算法的性能比原算法提高了约一个数量级。
【关键词】:
【学位授予单位】:中国科学技术大学【学位级别】:博士【学位授予年份】:2014【分类号】:O157.5;TP301.6【目录】:
摘要5-7ABSTRACT7-10目录10-14表格14-15插图15-17算法17-18第一章 绪论18-30 本章概要18 1.1 最短路径问题18-20
1.1.1 最短路径算法面临的挑战18-19
1.1.2 最短路径算法的研究趋势19-20 1.2 并行计算20-25
1.2.1 并行计算机体系结构20-21
1.2.2 并行程序编程模型21-22
1.2.3 并行程序优化22-25 1.3 论文的研究思路、内容和成果25-27
1.3.1 论文的研究思路和成果25-26
1.3.2 论文的组织结构26-27
1.3.3 论文中使用的数据集27 1.4 本章小结27-30第二章 最短路径算法综述30-50 本章概要30 2.1 模型与问题描述30-31
2.1.1 图的定义与模型30-31
2.1.2 问题描述31 2.2 单源最短路径算法31-35
2.2.1 经典单源最短算法31-32
2.2.2 经典算法的优化32-34
2.2.3 经典算法的性能评测34-35 2.3 点到点的最短路径算法35-46
2.3.1 分层算法35-40
2.3.2 目标制导算法40-45
2.3.3 算法在静态图上的性能评测45-46
2.3.4 算法的理论分析46
2.3.5 基于动态图和时间依赖图的算法46 2.4 多源最短路径算法46-47
2.4.1 多源点到多汇点的最短路径算法46-47
2.4.2 全源最短路径算法47 2.5 并行算法47-49
2.5.1 基于CPU的并行算法48
2.5.2 基于GPU的并行算法48-49 2.6 本章小结49-50第三章 稀疏图上的全源最短路径算法优化50-70 本章概要50 3.1 引言50-52
3.1.1 问题描述50
3.1.2 稀疏图上的全源最短路径算法50-51
3.1.3 相关定理51-52 3.2 利用增量计算优化标号修正算法52-60
3.2.1 优化标号初值52-55
3.2.2 进一步优化标号初值55-57
3.2.3 标号初始值对松弛算法性能的影响57-60 3.3 利用增量计算优化全源最短路径算法60-68
3.3.1 空间性能60-65
3.3.2 算法描述65-67
3.3.3 实验结果及分析67-68 3.4 本章小结68-70第四章 基于预处理的目标制导下界算法70-88 本章概要70 4.1 引言70-71
4.1.1 问题描述70
4.1.2 研究概况70-71 4.2 目标制导下界算法71-75
4.2.1 A~*算法及其理论基础71-73
4.2.2 ALT算法73-75 4.3 ACT算法75-80
4.3.1 选取中心点76-77
4.3.2 利用REACH算法剪枝77-78
4.3.3 算法描述78-80 4.4 实验结果及分析80-85
4.4.1 预处理的时空性能分析80-81
4.4.2 参数选择81-83
4.4.3 性能比较83-85 4.5 本章小结85-88第五章 路网上的近似kNN检索88-96 本章概要88 5.1 移动对象的k近邻(kNN)检索88-90
5.1.1 相关工作89
5.1.2 路网模型和问题描述89-90 5.2 近似kNN检索90-92
5.2.1 路网上的近似距离90-91
5.2.2 选取代表顶点集合91-92
5.2.3 kNN查询92 5.3 实验结果92-94 5.4 本章小结94-96第六章 OpenCL平台上的并行算法优化96-110 本章概要96 6.1 基于OpenCL的异构计算96-102
6.1.1 OpenCL的概念96-97
6.1.2 平台模型97
6.1.3 执行模型97-98
6.1.4 内存模型98-100
6.1.5 编程模型100-102 6.2 基于OpenCL的并行单源最短路径算法优化102-106
6.2.1 现有算法102-104
6.2.2 改进104-106 6.3 实验结果分析106-107 6.4 本章小结107-110第七章 总结110-112 7.1 总结110-111 7.2 进一步的工作111-112参考文献112-122致谢122-124攻读博士期间发表的学术论文124
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