Maximisation à l'aide de l'algorithme des colonies de fourmis

**axelim** · 17/12/2017, 14h46

Bonjour,

S'il vous plait j'ai un problème au meta heuristique qui consiste à maximisez la fonction f(x)=x2+y2 ou 1<= x<=15, Avec x+y=7
mais tout ce que je trouve est sur le voyageur de commerce et je n'arrive pas à trouver le points qui lie entre les deux, et merci

**wiwaxia** · 20/12/2017, 07h51

Bonjour,

Il s'agit apparemment de la recherche d'un parcours optimal sur un domaine donné, par un processus aléatoire ...

Pourrais-tu nous donner des précisions sur le procédé en cause, et fournir un aperçu du code que tu as pu mettre sur pied ?
D'autant que le règlement du forum n'autorise pas de donner suite à des demandes du genre

Envoyé par axelim

... S'il vous plait j'ai un problème ...

PS: Avec x + y = 7 , le chemin serait tout tracé, et l'énoncé court-circuité

... ne s'agirait-il pas plutôt de la frontière imposée au domaine ? (x + y) <= 15 , par exemple ?

**axelim** · 14/01/2018, 18h01

voici un petit essai que j'ai pu faire mais j'arrive pas à faire le main

Code Java :

Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
package test1;
 
 
import java.util.*;
import java.util.stream.Collectors;
 
 
public class Ant {
    private static Random rnd = new Random();
 
    private double distance;
    private List<Integer> order;
 
    public Ant(double[][] matrix, double[][] feromon, double alpha, double beta,
               int candidateSize, double[][] distances, List<Integer>[] candidates) {
        int size = matrix.length;
        order = new ArrayList<>();
 
        int current = rnd.nextInt(size);
        int first = current;
        order.add(current);
        Set<Integer> toVisit = new HashSet<>();
 
        for (int i = 0; i < size; ++i){
            if (i == current) continue;
            toVisit.add(i);
        }
 
        while (!toVisit.isEmpty()){
            List<Integer> neighbours = new ArrayList<>(candidates[current]);
 
            neighbours = neighbours.stream()
                                   .limit(candidateSize)
                                   .filter(toVisit::contains)
                                   .collect(Collectors.toList());
 
            int neighbourIndex = 0;
            if (neighbours.size() > 0){
                double sum = 0;
                for (int index : neighbours){
                    sum += matrix[current][index] * Math.pow(feromon[current][index], alpha);
                }
 
                double rand = rnd.nextDouble();
                double tmpSum = 0;
 
                neighbourIndex = 0;
                while (tmpSum < rand){
                    int index = neighbours.get(neighbourIndex);
                    tmpSum += (matrix[current][index] * Math.pow(feromon[current][index], alpha)) / sum;
 
                    if (tmpSum > rand) {
                        neighbourIndex = index;
                        break;
                    }
                    neighbourIndex++;
                }
 
            } else {
                int index = rnd.nextInt(toVisit.size());
                for (int neighbour : toVisit){
                    if (index == 0){
                        neighbourIndex = neighbour;
                        break;
                    }
                    index--;
                }
            }
 
            toVisit.remove(neighbourIndex);
            distance += distances[current][neighbourIndex];
            current = neighbourIndex;
            order.add(neighbourIndex);
        }
 
        distance += distances[current][first];
    }
 
    public double getDistance(){
        return distance;
    }
 
    public List<Integer> getOrder() {
        return order;
    }
}

Code Java :

Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
package test1;
 
public class Coordinate {
    private double x;
    private double y;
 
    public Coordinate(double x, double y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }
 
    public double getX() {
        return x;
    }
 
    public void setX(double x) {
        this.x = x;
    }
 
    public double getY() {
        return y;
    }
 
    public void setY(double y) {
        this.y = y;
    }
 
    double distance(Coordinate other){
        double dist = 0;
 
        dist += (other.x - this.x) * (other.x - this.x);
        dist += (other.y - this.y) * (other.y - this.y);
 
        return Math.sqrt(dist);
    }
}

Code Java :

Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
package test1;
 
public class Pair<X extends Comparable<X>, Y> implements Comparable<Pair<X, Y>> {
    private X x;
    private Y y;
 
    public Pair(X x, Y y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }
 
    public X getX() {
        return x;
    }
 
    public void setX(X x) {
        this.x = x;
    }
 
    public Y getY() {
        return y;
    }
 
    public void setY(Y y) {
        this.y = y;
    }
 
    @Override
    public int compareTo(Pair<X, Y> o) {
        return this.x.compareTo(o.x);
    }
}

Code Java :

Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
package test1;
 
import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
import java.util.*;
import java.util.stream.Collectors;
 
/**
 * @author Kristijan Vulinovic
 * @version 1.0.0
 */
public class TSPSolver {
    private static Path filepath;
    private static int candidateSize;
    private static int colonySize;
    private static int maxIter;
 
    private static double alpha = 1.2;
    private static double beta = 2.3;
    private static double a = 100;
    private static double ro = 0.02;
    private static int maxStagnation;
 
    private static int dimension;
    private static double[][] distances;
    private static double[][] matrix;
    private static double[][] feromon;
    private static List<Integer>[] candidates;
    private static double maxFeromon;
    private static double minFeromon;
 
    private static Ant bestAnt;
 
    public static void main(String[] args) {
    /*	args[0] = "C:/Users/soumaya aafif/Desktop/a/test.tx" ;
    	args[1] = "12" ;
    	args[2] = "3" ;
    	args[3] = "1000" ;
*/
    /*	if (args.length != 0){
            System.err.println("Invalid number of arguments!");
            System.exit(1);
        }*/
 
    	//Path p = Paths.get("C:/Users/soumaya aafif/Desktop/a/test.txt");
      //  filepath = Paths.get(args[0]);
        candidateSize = 12;
        colonySize = 15;
        maxIter = 200;
        maxStagnation = (int)(0.5 * maxIter);
 
        matrix = readInput();
        initFeromon();
 
        generateCandidates();
 
        solve();
    }
 
    private static void generateCandidates() {
        candidates = new ArrayList[dimension];
 
        for (int i = 0; i < dimension; ++i) {
            List<Pair<Double, Integer>> neighbours = new ArrayList<>();
            for (int j = 0; j < dimension; ++j) {
                if (j == i) continue;
 
                neighbours.add(new Pair(distances[i][j], j));
            }
            neighbours.sort(Comparator.naturalOrder());
            neighbours = neighbours.stream()
                    .limit(candidateSize)
                    .collect(Collectors.toList());
 
            candidates[i] = new ArrayList<>();
            for (Pair<Double, Integer> neighbour : neighbours){
                candidates[i].add(neighbour.getY());
            }
        }
    }
 
    private static void solve() {
        int stagnationCounter = 0;
 
        for (int i = 0; i < maxIter; ++i){
            Ant currentBest = new Ant(matrix, feromon, alpha, beta, candidateSize, distances, candidates);
            for (int j = 0; j < colonySize; ++j){
                Ant newAnt = new Ant(matrix, feromon, alpha, beta, candidateSize, distances, candidates);
                if (newAnt.getDistance() < currentBest.getDistance()){
                    currentBest = newAnt;
                }
 
            }
 
            updateFeromons(currentBest, i);
 
            if (bestAnt == null || currentBest.getDistance() < bestAnt.getDistance()){
                bestAnt = currentBest;
                stagnationCounter = 0;
            } else {
                stagnationCounter++;
                if (stagnationCounter > maxStagnation){
                    stagnationCounter = 0;
                    initFeromon();
                }
            }
            System.out.println(bestAnt.getDistance());
        }
    }
 
    private static void updateFeromons(Ant currentBest, int iteration) {
        for (int i = 0; i < dimension; ++i){
            for (int j = 0; j < dimension; ++j){
                feromon[i][j] *= (1.0 - ro);
 
                if (feromon[i][j] < minFeromon){
                    feromon[i][j] = minFeromon;
                }
            }
        }
 
        Ant ant;
        if (iteration > maxIter * 0.85){
            ant = bestAnt;
        } else {
            ant = currentBest;
        }
 
        double feromonChange = 1 / ant.getDistance();
 
        List<Integer> order = ant.getOrder();
        int size = order.size();
        for (int i = 0; i < size; ++i){
            int from = order.get(i);
            int nextIndex = i + 1;
            if (nextIndex >= size){
                nextIndex = 0;
            }
            int to = order.get(nextIndex);
 
            feromon[from][to] += feromonChange;
            feromon[to][from] += feromonChange;
 
            if (feromon[from][to] > maxFeromon){
                feromon[from][to] = maxFeromon;
                feromon[to][from] = maxFeromon;
            }
        }
    }
 
    private static void initFeromon() {
        updateMaxFeromon();
        minFeromon = maxFeromon / a;
 
        for (int i = 0; i < dimension; ++i){
            for (int j = 0; j < dimension; ++j){
                feromon[i][j] = maxFeromon;
            }
        }
    }
 
    private static void updateMaxFeromon() {
        double bestSolution;
 
        if (bestAnt != null){
            bestSolution = bestAnt.getDistance();
        } else {
            bestSolution = greedySolution();
        }
 
        maxFeromon = 1.0 / (ro * bestSolution);
    }
 
    private static double greedySolution() {
        double distance = 0;
 
        int current = 0;
        Set<Integer> toVisit = new HashSet<>();
 
        for (int i = 1; i < dimension; ++i){
            toVisit.add(i);
        }
 
        while (!toVisit.isEmpty()){
            double minDist = 0;
            int closest = -1;
 
            for (int next : toVisit){
                if (closest == -1 || distances[current][next] < minDist){
                    minDist = distances[current][next];
                    closest = next;
                }
            }
 
            toVisit.remove(closest);
            current = closest;
            distance += minDist;
        }
 
        distance += distances[current][0];
        return distance;
    }
 
    private static double[][] readInput() {
        List<String> lines = null;
        try {
            lines = Files.readAllLines(filepath);
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("Unable to open the given file!");
            System.exit(1);
        }
 
        for (String line : lines){
            line = line.trim();
            if (line.startsWith("DIMENSION")){
                line = line.substring("DIMENSION: ".length()).trim();
                dimension = Integer.parseInt(line);
                distances = new double[dimension][dimension];
                feromon = new double[dimension][dimension];
            }
 
            if (line.startsWith("EDGE_WEIGHT_TYPE")){
                if (line.endsWith("EXPLICIT")){
                    return readExplicit(lines);
                } else {
                    return readEuclid(lines);
                }
            }
        }
 
        return null;
    }
 
    private static double[][] readEuclid(List<String> lines) {
        double[][] matrix = new double[dimension][dimension];
 
        int index = 0;
        while (!lines.get(index).contains("SECTION")){
            index++;
        }
        index++;
 
        Coordinate[] coordinates = new Coordinate[dimension];
        for (int i = 0; i < dimension; ++i){
            String line = lines.get(index + i).trim();
            String[] lineNums = line.split("\\s+");
 
            if (lineNums.length != 3){
                System.err.println("Invalid input data!");
                System.exit(1);
            }
 
            double x = Double.parseDouble(lineNums[1]);
            double y = Double.parseDouble(lineNums[2]);
            coordinates[i] = new Coordinate(x, y);
        }
 
        for (int i = 0; i < dimension; ++i){
            for (int j = 0; j < dimension; ++j){
                distances[i][j] = coordinates[i].distance(coordinates[j]);
 
                matrix[i][j] = Math.pow((1.0 / distances[i][j]), beta);
            }
        }
 
        return matrix;
    }
 
    private static double[][] readExplicit(List<String> lines) {
        double[][] matrix = new double[dimension][dimension];
 
        int index = 0;
        while (!lines.get(index).contains("SECTION")){
            index++;
        }
        index++;
 
        /*lines.removeAll(lines.stream().limit(index).collect(Collectors.toList()));
        return readEuclid(lines);*/
 
        for (int i = 0; i < dimension; ++i){
            String line = lines.get(index + i).trim();
            String[] lineNums = line.split(" +");
 
            if (lineNums.length != dimension){
                System.err.println("Invalid input data!");
                System.exit(1);
            }
 
            for (int j = 0; j < dimension; ++j){
                distances[i][j] = Double.parseDouble(lineNums[j]);
 
                matrix[i][j] = Math.pow((1.0 / distances[i][j]), beta);
            }
        }
 
        return matrix;
    }
}

veuillez m'aider à faire une classe de test et merci

Maximisation à l'aide de l'algorithme des colonies de fourmis

Algorithmes et structures de données

Discussions similaires

Partager

Partager