用Optaplanner轻松解决旅行商问题（TSP）！

人工智能

2023-12-24 03:51:17

Optaplanner：解决旅行商问题的终极攻略

理解旅行商问题（TSP）

旅行商问题（TSP）是一个著名的优化难题，涉及一名旅行商需要拜访多个城市，并找到一条最短的路径来完成这次旅行。TSP在现实生活中有很多应用，例如物流配送、车辆调度和网络优化。

Optaplanner：优化问题的瑞士军刀

Optaplanner是一个功能强大的开源Java框架，提供了各种优化算法来解决包括TSP在内的各种优化问题。Optaplanner因其易用性、效率和可扩展性而备受推崇。

用Optaplanner建模TSP

要使用Optaplanner解决TSP问题，需要将问题建模为Optaplanner可以理解的形式。这涉及到定义一个实体类来表示城市，以及一个分数函数来计算路径的长度。

// 城市实体类
public class City {
    private int id;
    private double x;
    private double y;
}

// 分数函数
public class DistanceScoreCalculator implements ScoreCalculator<Solution> {
    @Override
    public Score calculateScore(Solution solution) {
        double totalDistance = 0;
        for (int i = 0; i < solution.getCityList().size() - 1; i++) {
            City city1 = solution.getCityList().get(i);
            City city2 = solution.getCityList().get(i + 1);
            totalDistance += Math.sqrt(Math.pow(city2.getX() - city1.getX(), 2) + Math.pow(city2.getY() - city1.getY(), 2));
        }
        return HardScore.of(totalDistance);
    }
}

用Optaplanner约束TSP

定义实体类和分数函数后，需要定义一些约束来限制解决方案的搜索空间。这些约束可以防止旅行商访问同一个城市两次或多次。

// 城市唯一性约束
public class CityUniquenessConstraintProvider implements ConstraintProvider {
    @Override
    public Constraint createConstraint(PlanningVariable variable) {
        return new CityUniquenessConstraint(variable);
    }
}