智能无人机路径规划:算法与实践
1. 旅行商问题(TSP)算法概述
旅行商问题(TSP)旨在找到访问一组城市并返回原点的最短路径,是经典的优化问题。解决 TSP 有精确算法、启发式算法和近似算法三种选择:
- 精确算法 :如暴力法和分支限界算法,能确定找到 TSP 的最优解,但由于指数级的时间复杂度,仅适用于小规模问题。
- 启发式算法 :像最近邻算法和 2 - opt 算法,速度快、效率高,通过反复改进解直至达到局部最优,但不一定能找到最佳答案。
- 近似算法 :例如 Christofides 算法和 Lin - Kernighan 启发式算法,能得到接近最优的解,可处理更大规模的 TSP 实例,通常比精确算法快,但不能保证总是提供最优解。
1.1 常见 TSP 算法介绍
1.1.1 最近邻算法
该算法简单易实现,随机选择一个起始点,然后选择最近的未访问点,直到探索完所有可能的位置。不过,它可能无法提供最佳结果,且容易陷入局部最优。
1.1.2 Lin - Kernighan 算法
这是一种更复杂的算法,广泛用于解决 TSP 和其他优化问题。它基于启发式方法,从一个好的解开始,通过一系列调整(如交换边等)来找到更好的解。
1.1.3 Christofides 算法
这是一种启发式算法,结果保证在理想答案的 1.5 倍以内。它通过构建最小生成图树的欧拉环游来解决问题,并以某种方式修改环游以创建哈密顿循环。
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