private static List <Osobnik> KrzyżujOX(List <Osobnik> rodzice)
{
Osobnik o1 = new Osobnik();
Osobnik o2 = new Osobnik();
for (int i = 0; i < rodzice.Count - 1; i++)
{
Osobnik o = KrzyżujParęOX(i, rodzice);
if (i % 2 == 0)
{
o1 = o;
}
else
{
o2 = o;
rodzice[i - 1] = o1;
rodzice[i] = o2;
o1 = new Osobnik();
o2 = new Osobnik();
}
}
return(rodzice);
}
static void Main(string[] args)
{
TSP.Instancja.PrepareVariables();
List <Osobnik> osobnicy = new List <Osobnik>();
Osobnik najlepszy = new Osobnik();
WygenerujPopulacjęPoczątkową(ref osobnicy);
najlepszy.ocena = int.MaxValue;
najlepszy = TSP.Instancja.ZnajdźMinimum(osobnicy, najlepszy);
Console.WriteLine("Minimum w populacji początkowej wynosi: " + najlepszy.ocena);
long t1 = DateTime.Now.Ticks;
while (TSP.Instancja.DocelowaLiczbaIteracji > TSP.Instancja.licznikGłówny)
{
TSP.Instancja.WykonajIterację(ref osobnicy, ref najlepszy);
}
TimeSpan tz = new TimeSpan(DateTime.Now.Ticks - t1);
TSP.Instancja.Podsumuj(tz, najlepszy);
Console.ReadKey();
}
static Osobnik[] StwórzPopulacjęZPliku(string ścieżka)
{
int licznik = 0;
string linijka;
System.IO.StreamReader plik = new System.IO.StreamReader(@ścieżka);
Osobnik osobnik = new Osobnik();
Osobnik.listaMiast = new List <Miasto>();
while ((linijka = plik.ReadLine()) != "EOF")
{
if (licznik >= 7)
{
string[] słowa = linijka.Split(' ');
var indeks = int.Parse(słowa[0]) - 1;
Osobnik.listaMiast.Add(new Miasto(indeks, double.Parse(słowa[1], CultureInfo.InvariantCulture), double.Parse(słowa[2], CultureInfo.InvariantCulture)));
osobnik.genotyp.Add(indeks);
}
licznik++;
}
plik.Close();
Osobnik[] populacja = new Osobnik[wielkośćPopulacji];
for (int i = 0; i < wielkośćPopulacji; i++)
{
populacja[i] = osobnik.WymieszajOsobnika();
}
niebo = populacja[0];
return(populacja);
}
static Osobnik SelekcjaTurniejowa(Osobnik[] populacja)
{
Osobnik osobnik1 = populacja[Program.random.Next(Program.wielkośćPopulacji)];
Osobnik osobnik2 = populacja[Program.random.Next(Program.wielkośćPopulacji)];
return(Osobnik.PorównajOsobników(osobnik1, osobnik2));
}
private static Osobnik KrzyżujParęOX(int indeksRodziców, List <Osobnik> rodzice)
{
Osobnik o = new Osobnik();
int indeksKrzyżowania = 0;
indeksKrzyżowania = RNG.Next(Osobnik.liczbaMiast / 2);
for (int j = indeksKrzyżowania; j < indeksKrzyżowania + Osobnik.liczbaMiast / 2; j++)
{
o.trasa[j] = rodzice[indeksRodziców].trasa[j];
}
for (int j = indeksKrzyżowania; j < indeksKrzyżowania + Osobnik.liczbaMiast / 2; j++)
{
if (Array.IndexOf(o.trasa, rodzice[indeksRodziców + 1].trasa[j]) == -1)
{
int indeksPrzepisanejWartości = Array.IndexOf(rodzice[indeksRodziców + 1].trasa, o.trasa[j]);
while (o.trasa[indeksPrzepisanejWartości] != 0)
{
indeksPrzepisanejWartości = Array.IndexOf(rodzice[indeksRodziców + 1].trasa, o.trasa[indeksPrzepisanejWartości]);
}
o.trasa[indeksPrzepisanejWartości] = rodzice[indeksRodziców + 1].trasa[j];
}
}
for (int j = 0; j < Osobnik.liczbaMiast; j++)
{
if (Array.IndexOf(o.trasa, rodzice[indeksRodziców + 1].trasa[j]) == -1)
{
o.trasa[Array.IndexOf(o.trasa, 0)] = rodzice[indeksRodziców + 1].trasa[j];
}
}
return(o);
}
public Osobnik WymieszajOsobnika()
{
Osobnik nowyOsobnik = new Osobnik();
nowyOsobnik.genotyp = new List <int>(genotyp).OrderBy(x => Program.random.Next()).ToList();
return(nowyOsobnik);
}
private static void WyświetlNajlepszego(Osobnik najlepszy)
{
foreach (int i in najlepszy.trasa)
{
Console.Write(najlepszy.trasa[i] + " ");
}
Console.WriteLine();
}
public void Podsumuj(TimeSpan tz, Osobnik najlepszy)
{
Console.WriteLine("Czas wykonania w sekundach: " + tz.Seconds);
Console.WriteLine("Liczba iteracji: " + TSP.Instancja.licznikGłówny);
Console.WriteLine("Minimmalna ocena wynosi: " + najlepszy.ocena);
ZwróćPoprawnąTrasę(najlepszy);
}
private void ZwróćPoprawnąTrasę(Osobnik najlepszy)
{
if (TSP.SprawdźPoprawnośćTrasy(najlepszy))
{
Console.WriteLine("Najlepsza znaleziona poprawna trasa: ");
TSP.WyświetlNajlepszego(najlepszy);
}
else
{
Console.WriteLine("Znaleziona trasa nie jest poprawna.");
}
}
public Osobnik ZnajdźMinimum(List <Osobnik> osobnicy, Osobnik najlepszy)
{
for (int i = 0; i < osobnicy.Count - 1; i++)
{
if (najlepszy.ocena > osobnicy[i].ocena)
{
najlepszy = osobnicy[i];
}
}
return(najlepszy);
}
public static Osobnik Oblicz(Osobnik trasa)
{
int czasObliczeń = 1000 * 60 * 30; //30 minut
Stopwatch stoper = new Stopwatch();
stoper.Start();
while (stoper.ElapsedMilliseconds <= czasObliczeń)
{
Osobnik sąsiad = new Osobnik();
sąsiad.genotyp = trasa.genotyp.GetRange(0, trasa.genotyp.Count);
int punkt1 = Program.random.Next(trasa.genotyp.Count);
int punkt2 = Program.random.Next(trasa.genotyp.Count);
int temp;
temp = sąsiad.genotyp[punkt1];
sąsiad.genotyp[punkt1] = sąsiad.genotyp[punkt2];
sąsiad.genotyp[punkt2] = temp;
if (sąsiad.SzybkośćTrasy() != 0 && sąsiad.SzybkośćTrasy() < trasa.SzybkośćTrasy())
{
trasa = sąsiad;
//Console.WriteLine(trasa.SzybkośćTrasy());
}
}
stoper.Stop();
Console.WriteLine("Znaleziona ścieżka: ");
for (int i = 0; i < trasa.genotyp.Count; i++)
{
Console.Write(Osobnik.listaMiast[trasa.genotyp[i]].indeks + " ");
}
Console.WriteLine("\nSzybkość trasy: " + trasa.SzybkośćTrasy());
Console.WriteLine("\nLiczba baterii: " + trasa.liczbaBateriiOsobnika);
using (System.IO.StreamWriter zapisator =
new System.IO.StreamWriter(@"../../Wyniki/Z" + Program.nazwaPlikuWejściowego + "-" + Program.liczbaBaterii + "-" + DateTime.Now.ToString().Replace(':', '-') + ".txt"))
{
zapisator.WriteLine("\nSzybkość trasy: " + trasa.SzybkośćTrasy());
zapisator.WriteLine("\nLiczba baterii: " + trasa.liczbaBateriiOsobnika);
zapisator.WriteLine();
for (int i = 0; i < trasa.genotyp.Count; i++)
{
zapisator.Write(Osobnik.listaMiast[trasa.genotyp[i]].indeks + " ");
}
zapisator.WriteLine();
}
return(trasa);
}
public static void Oblicz(Osobnik[] populacja, string nazwaPlikuWejściowego, int wielkośćPopulacji, int liczbaPokoleń, string krzyżowanie, int liczbaBaterii, string selekcja, double prawdopodobieństwoMutacji)
{
for (int i = 0; i < liczbaPokoleń; i++)
{
Osobnik[] nowaPopulacja = new Osobnik[wielkośćPopulacji];
for (int j = 0; j < wielkośćPopulacji; j++)
{
Osobnik tata = Selekcja.Selekcjonuj(Program.selekcja, populacja);
Osobnik mama = Selekcja.Selekcjonuj(Program.selekcja, populacja);
Osobnik dziecko = Krzyżowanie.Krzyżuj(krzyżowanie, tata, mama);
//konkurencja między rodzicami i dzieckiem
if (tata.SzybkośćTrasy() < mama.SzybkośćTrasy())
{
nowaPopulacja[j] = tata;
}
else
{
nowaPopulacja[j] = mama;
}
if (dziecko.SzybkośćTrasy() < nowaPopulacja[j].SzybkośćTrasy())
{
nowaPopulacja[j] = dziecko;
}
}
populacja = nowaPopulacja;
}
Console.WriteLine("Znaleziona ścieżka: ");
for (int i = 0; i < Program.niebo.genotyp.Count; i++)
{
Console.Write(Osobnik.listaMiast[Program.niebo.genotyp[i]].indeks + " ");
}
Console.WriteLine("\nSzybkość trasy: " + Program.niebo.SzybkośćTrasy());
Console.WriteLine("\nLiczba baterii: " + Program.niebo.liczbaBateriiOsobnika);
using (System.IO.StreamWriter zapisator =
new System.IO.StreamWriter(@"../../Wyniki/" + nazwaPlikuWejściowego + "-" + wielkośćPopulacji + "-" + liczbaPokoleń + "-" + krzyżowanie + "-" + liczbaBaterii + "-" + prawdopodobieństwoMutacji + "-" + selekcja + "-" + DateTime.Now.ToString().Replace(':', '-') + ".txt"))
{
zapisator.WriteLine("\nSzybkość trasy: " + Program.niebo.SzybkośćTrasy());
zapisator.WriteLine("\nLiczba baterii: " + Program.niebo.liczbaBateriiOsobnika);
zapisator.WriteLine();
for (int i = 0; i < Program.niebo.genotyp.Count; i++)
{
zapisator.Write(Osobnik.listaMiast[Program.niebo.genotyp[i]].indeks + " ");
}
zapisator.WriteLine();
}
}
static SortedList <int, int> ZmianaReprezentacjiNaSąsiedztwa(Osobnik osobnik)
{
SortedList <int, int> listaSąsiedztwa = new SortedList <int, int>();
for (int i = 0; i < osobnik.genotyp.Count - 1; i++)
{
listaSąsiedztwa.Add(osobnik.genotyp[i], osobnik.genotyp[i + 1]);
}
listaSąsiedztwa.Add(osobnik.genotyp[osobnik.genotyp.Count - 1], osobnik.genotyp[0]);
return(listaSąsiedztwa);
}
private static bool SprawdźPoprawnośćTrasy(Osobnik najlepszy)
{
bool result = true;
for (int i = 0; i < najlepszy.trasa.Length; i++)
{
if (!najlepszy.trasa.Contains(i))
{
result = false;
}
}
return(result);
}
public static Osobnik Krzyżuj(string typ, Osobnik tata, Osobnik mama)
{
if (typ == "OX")
{
return(KrzyżowanieOX(tata, mama));
}
else if (typ == "przezWymianePodtras")
{
return(KrzyżowaniePrzezWymianęPodtras(tata, mama));
}
else
{
Console.WriteLine("Podano błędny typ krzyżowania.");
return(null);
}
}
static Osobnik ZmianaReprezentacjiNaŚcieżkową(SortedList <int, int> listaSąsiedztwa)
{
Osobnik osobnik = new Osobnik();
int indeks = 0;
int element = 0;
osobnik.genotyp.Add(listaSąsiedztwa.Keys[indeks]);
for (int i = 0; i < listaSąsiedztwa.Count; i++)
{
element = listaSąsiedztwa.Values[indeks];
osobnik.genotyp.Add(element);
indeks = listaSąsiedztwa.IndexOfKey(element);
}
osobnik.genotyp.RemoveAt(osobnik.genotyp.Count - 1);
return(osobnik);
}
public void WykonajIterację(ref List <Osobnik> osobnicy, ref Osobnik najlepszy)
{
List <Osobnik> rodzice = new List <Osobnik>();
rodzice = TSP.WybierzTurniej(osobnicy, TSP.Instancja.distances, TSP.Instancja.uczestnicyTurnieju);
rodzice = TSP.KrzyżujOX(rodzice);
rodzice = TSP.Mutuj(rodzice, Osobnik.liczbaMiast, TSP.Instancja.parametrMutacji);
foreach (Osobnik o in rodzice)
{
o.OceńOsobnika(TSP.Instancja.distances);
}
najlepszy = new Osobnik(TSP.Instancja.ZnajdźMinimumWPętli(osobnicy, najlepszy, TSP.Instancja.licznikGłówny));
osobnicy = rodzice;
TSP.Instancja.licznikGłówny++;
}
public static Osobnik PorównajOsobników(Osobnik osobnik1, Osobnik osobnik2)
{
if (osobnik1.SzybkośćTrasy() < osobnik2.SzybkośćTrasy())
{
if (osobnik1.SzybkośćTrasy() != 0)
{
return(osobnik1);
}
else if (osobnik2.SzybkośćTrasy() != 0)
{
return(osobnik2);
}
else
{
return(osobnik1);
}
}
else
{
return(osobnik2);
}
}
private Osobnik ZnajdźMinimumWPętli(List <Osobnik> rodzice, Osobnik najlepszy, int licznikGłówny)
{
for (int i = 0; i < rodzice.Count; i++)
{
if (najlepszy.ocena > rodzice[i].ocena)
{
najlepszy = rodzice[i];
StringBuilder iteracja = new StringBuilder();
iteracja.Append("Iteracja: ");
iteracja.Append(licznikGłówny.ToString());
iteracja.Append((licznikGłówny > 100000) ? "\t" : "\t\t");
Console.Write(iteracja);
//Console.Write("Iteracja: " + licznikGłówny + "\t");
Console.Write("Minimum wynosi: " + najlepszy.ocena + "\t");
for (int j = 0; j < najlepszy.ocena / 1000; j++)
{
Console.Write("*");
}
Console.WriteLine();
}
}
return(najlepszy);
}
static Osobnik KrzyżowanieOX(Osobnik tata, Osobnik mama)
{
int punkt1 = Program.random.Next(tata.genotyp.Count);
int punkt2 = Program.random.Next(tata.genotyp.Count);
if (punkt1 > punkt2)
{
int temp = punkt1;
punkt1 = punkt2;
punkt2 = temp;
}
Osobnik dziecko = new Osobnik();
for (int i = punkt1 + 1; i <= punkt2; i++)
{
dziecko.genotyp.Add(tata.genotyp[i]);
}
for (int i = 0; i < tata.genotyp.Count; i++)
{
if (!dziecko.genotyp.Contains(mama.genotyp[i]))
{
dziecko.genotyp.Add(mama.genotyp[i]);
}
}
if (Program.random.NextDouble() < Program.prawdopodobieństwoMutacji)
{
dziecko = dziecko.Mutacja();
}
Program.niebo = Osobnik.PorównajOsobników(dziecko, Program.niebo);
return(dziecko);
}
public Osobnik(Osobnik o)
{
this.id = o.id;
this.ocena = o.ocena;
this.trasa = o.trasa;
}
static Osobnik KrzyżowaniePrzezWymianęPodtras(Osobnik tata, Osobnik mama)
{
SortedList <int, int> tataGenotypSąsiedztwa = ZmianaReprezentacjiNaSąsiedztwa(tata);
SortedList <int, int> mamaGenotypSąsiedztwa = ZmianaReprezentacjiNaSąsiedztwa(mama);
SortedList <int, int> dzieckoGenotypSąsiedztwa = new SortedList <int, int>();
int długośćOsobnika = tataGenotypSąsiedztwa.Count;
bool flaga = false; //mama
int punktPoczątkowy = Program.random.Next(1, tataGenotypSąsiedztwa.Count);
int długośćObecnejPodtrasy = Program.random.Next(1, tataGenotypSąsiedztwa.Count);
int losowyIndeksRodzica = 0;
int wylosowanaWartość = 0;
dzieckoGenotypSąsiedztwa.Add(punktPoczątkowy, tataGenotypSąsiedztwa[punktPoczątkowy]);
int ostatnioDodanyKluczDziecka = punktPoczątkowy;
int ostatnioDodanaWartośćDziecka = tataGenotypSąsiedztwa[punktPoczątkowy];
tataGenotypSąsiedztwa.Remove(ostatnioDodanyKluczDziecka);
tataGenotypSąsiedztwa.RemoveAt(tataGenotypSąsiedztwa.IndexOfValue(ostatnioDodanyKluczDziecka));
mamaGenotypSąsiedztwa.Remove(ostatnioDodanyKluczDziecka);
mamaGenotypSąsiedztwa.RemoveAt(mamaGenotypSąsiedztwa.IndexOfValue(ostatnioDodanyKluczDziecka));
while (dzieckoGenotypSąsiedztwa.Count < długośćOsobnika - 1)
{
if (tataGenotypSąsiedztwa.Count < mamaGenotypSąsiedztwa.Count)
{
długośćObecnejPodtrasy = Program.random.Next(1, tataGenotypSąsiedztwa.Count);
}
else
{
długośćObecnejPodtrasy = Program.random.Next(1, mamaGenotypSąsiedztwa.Count);
}
if (flaga == true) //tata
{
for (int i = 0; i < długośćObecnejPodtrasy; i++)
{
if (tataGenotypSąsiedztwa.ContainsKey(ostatnioDodanaWartośćDziecka) && !dzieckoGenotypSąsiedztwa.ContainsValue(tataGenotypSąsiedztwa[ostatnioDodanaWartośćDziecka]))
{
dzieckoGenotypSąsiedztwa.Add(ostatnioDodanaWartośćDziecka, tataGenotypSąsiedztwa[ostatnioDodanaWartośćDziecka]);
ostatnioDodanyKluczDziecka = ostatnioDodanaWartośćDziecka;
ostatnioDodanaWartośćDziecka = tataGenotypSąsiedztwa[ostatnioDodanaWartośćDziecka];
if (mamaGenotypSąsiedztwa.ContainsValue(ostatnioDodanaWartośćDziecka))
{
mamaGenotypSąsiedztwa.RemoveAt(mamaGenotypSąsiedztwa.IndexOfValue(ostatnioDodanaWartośćDziecka));
}
tataGenotypSąsiedztwa.Remove(ostatnioDodanyKluczDziecka);
}
else //jeśli dziecko już zawiera tę wartość, losujemy jakąś inną z puli wartości taty
{
losowyIndeksRodzica = Program.random.Next(tataGenotypSąsiedztwa.Count);
wylosowanaWartość = tataGenotypSąsiedztwa[tataGenotypSąsiedztwa.Keys[losowyIndeksRodzica]];
if (!dzieckoGenotypSąsiedztwa.ContainsValue(wylosowanaWartość))
{
dzieckoGenotypSąsiedztwa.Add(ostatnioDodanaWartośćDziecka, wylosowanaWartość);
ostatnioDodanyKluczDziecka = ostatnioDodanaWartośćDziecka;
ostatnioDodanaWartośćDziecka = wylosowanaWartość;
if (mamaGenotypSąsiedztwa.ContainsValue(ostatnioDodanaWartośćDziecka))
{
mamaGenotypSąsiedztwa.RemoveAt(mamaGenotypSąsiedztwa.IndexOfValue(ostatnioDodanaWartośćDziecka));
}
tataGenotypSąsiedztwa.Remove(ostatnioDodanyKluczDziecka);
}
}
}
flaga = false;
}
else //mama
{
for (int i = 0; i < długośćObecnejPodtrasy; i++)
{
if (mamaGenotypSąsiedztwa.ContainsKey(ostatnioDodanaWartośćDziecka) && !dzieckoGenotypSąsiedztwa.ContainsValue(mamaGenotypSąsiedztwa[ostatnioDodanaWartośćDziecka]))
{
dzieckoGenotypSąsiedztwa.Add(ostatnioDodanaWartośćDziecka, mamaGenotypSąsiedztwa[ostatnioDodanaWartośćDziecka]);
ostatnioDodanyKluczDziecka = ostatnioDodanaWartośćDziecka;
ostatnioDodanaWartośćDziecka = mamaGenotypSąsiedztwa[ostatnioDodanaWartośćDziecka];
if (tataGenotypSąsiedztwa.ContainsValue(ostatnioDodanaWartośćDziecka))
{
tataGenotypSąsiedztwa.RemoveAt(tataGenotypSąsiedztwa.IndexOfValue(ostatnioDodanaWartośćDziecka));
}
mamaGenotypSąsiedztwa.Remove(ostatnioDodanyKluczDziecka);
}
else
{
losowyIndeksRodzica = Program.random.Next(mamaGenotypSąsiedztwa.Count);
wylosowanaWartość = mamaGenotypSąsiedztwa[mamaGenotypSąsiedztwa.Keys[losowyIndeksRodzica]];
if (!dzieckoGenotypSąsiedztwa.ContainsValue(wylosowanaWartość))
{
dzieckoGenotypSąsiedztwa.Add(ostatnioDodanaWartośćDziecka, wylosowanaWartość);
ostatnioDodanyKluczDziecka = ostatnioDodanaWartośćDziecka;
ostatnioDodanaWartośćDziecka = wylosowanaWartość;
if (tataGenotypSąsiedztwa.ContainsValue(ostatnioDodanaWartośćDziecka))
{
tataGenotypSąsiedztwa.RemoveAt(tataGenotypSąsiedztwa.IndexOfValue(ostatnioDodanaWartośćDziecka));
}
mamaGenotypSąsiedztwa.Remove(ostatnioDodanyKluczDziecka);
}
}
}
flaga = true;
}
}
dzieckoGenotypSąsiedztwa.Add(ostatnioDodanaWartośćDziecka, punktPoczątkowy);
Osobnik dziecko = ZmianaReprezentacjiNaŚcieżkową(dzieckoGenotypSąsiedztwa);
if (Program.random.NextDouble() < Program.prawdopodobieństwoMutacji)
{
dziecko = dziecko.Mutacja();
}
Program.niebo = Osobnik.PorównajOsobników(dziecko, Program.niebo);
return(dziecko);
}
