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【智能算法应用】粒子群算法求解最小生成树问题

时间:2024-09-16 23:20:59浏览次数:10  
标签:eye PSO 求解 MST logical 算法 无向 智能算法

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1.最小生成树MST

最小生成树(Minimum Spanning Tree, MST)是在给定的加权无向图中寻找一个边的子集,使得这些边构成的树包含图中的所有顶点,并且边的总权重尽可能小。

如果图 G = ( V , E ) G=(V,E) G=(V,E)是加权无向图,其中 V V V是顶点集, E E E是边集,每条边 e ∈ E e\in E e∈E有权重 w ( e ) w(e) w(e),MST需要找到一个边的子集 T ⊆ E T\subseteq E T⊆E,满足:

  • T T T包含所有顶点
  • T T T不含环
  • T T T中边权重之和最小

MST在实际应用中有广泛用途,比如WSN拓扑,交通规划、电路布局等。

常用求解算法包括:Kruskal算法,Prim算法,这两种算法是贪心算法,因此加权无向图的MST不止一种情况。

2.算法原理

【智能算法】粒子群算法(PSO)原理及实现

3.算法过程

基础粒子群算法PSO是处理连续空间问题,MST问题则是离散问题,因此这里采用二进制粒子群优化算法,简单处理方式就是解向量每个维度进行判断,大于或等于0.5的元素被认为是1,其余为0。

a.构建解向量的邻接矩阵A

b.计算图的连通性,这里用一点矩阵知识 L = logical ( ( eye ( n ) + A ) n ) L=\text{logical}((\text{eye}(n)+A)^n) L=logical((eye(n)+A)n),这里可以处理为惩罚

c.目标函数可以定义为 min ⁡ ∑ e ∈ T w ( e ) \min\sum_{e\in T}w(e) min∑e∈T​w(e)

4.结果展示

在这里插入图片描述
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5.参考文献

[1] Zhang Y H, Lin Y, Gong Y J, et al. Particle swarm optimization with minimum spanning tree topology for multimodal optimization[C]//2015 IEEE Symposium Series on Computational Intelligence. IEEE, 2015: 234-241.
[2] Guo W, Zhang B, Chen G, et al. A PSO-optimized minimum spanning tree-based topology control scheme for wireless sensor networks[J]. International Journal of Distributed Sensor Networks, 2013, 9(4): 985410.

6.代码获取

标签:eye,PSO,求解,MST,logical,算法,无向,智能算法
From: https://blog.csdn.net/Logic_9527/article/details/142307028

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