在最近几年中,无线传感器网络受到了世界广泛的关注。特别是,随着通信技术、芯片技术、物联网技术和计算机技术的发展,无线传感器网络被广泛的应用到社会的各个行业中,为人们的生活提供了很大的便利。但是,由于传感器节点的能量有限,且多被部署在环境较恶劣的地方,因此一旦节点的储能被耗尽,其后续的能源补充几乎无法实现,这一点也正是制约无线传感器网络发展的瓶颈之一。因此,如何高效的利用节点有限的能量使无线传感器网络的生存周期尽可能的延长成为了国内外研究人员所关注的研究热点。本文通过对无线传感器网络分簇算法进行研究,针对现有无线传感器网络协议能量利用效率不高、容易产生能量空洞等问题,提出了以下三种改进算法:(1)基于能量高效利用的思想,本文设计了一种能量高效的成簇路由优化算法。该算法在簇头选举阶段,从全局的角度考虑节点的剩余能量,通过选举剩余能量高的节点为簇头,使各节点的能量消耗达到均衡;在路由选择阶段,借助直线方程构建高效稳定的多跳路由,同时在选择下一跳中继节点时,考虑了簇头的剩余能量和转发代价,使选举出的下一跳路由更适合担当数据转发的任务。仿真结果表明,该算法能有效的提高网络的能量利用效率。(2)针对均匀分簇网络容易出现能量空洞的问题,本文提出了一种能量感知非均匀成簇路由优化算法。该算法通过局部能量选举簇头的策略,使剩余能量较大的节点尽可能的当选为簇头;同时,该算法通过寻找邻居节点创建了一个邻居节点集,在网络中的簇头确定以后,各簇头可以根据邻居节点集直接确定自己的簇成员,不需要再发送寻找簇内节点的广播消息,减少了成簇阶段的能量开销,提高了网络的能量利用效率。在数据传输阶段,该算法将节点的剩余能量和转发代价的比值作为寻找路由的依据,使得被选举出的簇头更适合担当数据转发的任务。仿真结果表明,该算法能有效的均衡网络中各节点之间的能量消耗,延长网络的生存周期。(3)本文针对现有采用遗传算法优化分簇无线传感器网络的协议所存在的问题,提出了一种利用跳跃基因对该类协议进行改进的算法。经过仿真验证,本论文提出的方法可以有效的改善遗传算法收敛速度过慢的问题。