编写蚁群算法源代码

时间: 2023-07-22 14:10:23 浏览: 44
好的,以下是一个简单的蚁群算法的C++实现,供您参考: ```c++ #include <iostream> #include <cstdlib> #include <ctime> #include <vector> using namespace std; // 定义常量 const int CITY_COUNT = 50; // 城市数量 const int ANTS_COUNT = 100; // 蚂蚁数量 const int MAX_GENERATION = 500; // 最大迭代次数 const double ALPHA = 1.0; // 信息素重要程度因子 const double BETA = 5.0; // 启发式因子 const double RHO = 0.5; // 信息素挥发速度 const double Q = 100.0; // 常系数 const double INF = 1e9; // 无穷大 // 城市坐标 double city_x[CITY_COUNT] = { 0 }; double city_y[CITY_COUNT] = { 0 }; // 距离矩阵 double distance[CITY_COUNT][CITY_COUNT] = { 0 }; // 信息素矩阵 double pheromone[CITY_COUNT][CITY_COUNT] = { 0 }; // 蚂蚁类 class Ant { public: Ant() { tabu.push_back(rand() % CITY_COUNT); visited[tabu.back()] = true; } void clear() { distance_travelled = 0.0; visited.clear(); for (int i = 0; i < CITY_COUNT; i++) { visited.push_back(false); } tabu.clear(); tabu.push_back(rand() % CITY_COUNT); visited[tabu.back()] = true; } void move() { int current = tabu.back(); int next = -1; double sum_prob = 0.0; vector<double> probs(CITY_COUNT, 0.0); // 计算概率 for (int i = 0; i < CITY_COUNT; i++) { if (!visited[i]) { double prob = pow(pheromone[current][i], ALPHA) * pow(1.0 / distance[current][i], BETA); probs[i] = prob; sum_prob += prob; } } // 轮盘赌选择下一个城市 double r = (double)rand() / RAND_MAX; double p = 0.0; for (int i = 0; i < CITY_COUNT; i++) { if (!visited[i]) { p += probs[i] / sum_prob; if (r <= p) { next = i; break; } } } // 如果没有下一个城市,则随机选择一个 if (next == -1) { for (int i = 0; i < CITY_COUNT; i++) { if (!visited[i]) { next = i; break; } } } // 更新信息素 pheromone[current][next] += Q / distance[current][next]; pheromone[next][current] = pheromone[current][next]; // 更新路径和禁忌表 tabu.push_back(next); visited[next] = true; distance_travelled += distance[current][next]; } double distance_travelled = 0.0; // 路径长度 vector<int> tabu; // 禁忌表 vector<bool> visited; // 是否访问过 }; // 初始化城市坐标和距离矩阵 void init() { srand(time(NULL)); for (int i = 0; i < CITY_COUNT; i++) { city_x[i] = (double)rand() / RAND_MAX; city_y[i] = (double)rand() / RAND_MAX; } for (int i = 0; i < CITY_COUNT; i++) { for (int j = 0; j < CITY_COUNT; j++) { distance[i][j] = sqrt((city_x[i] - city_x[j]) * (city_x[i] - city_x[j]) + (city_y[i] - city_y[j]) * (city_y[i] - city_y[j])); pheromone[i][j] = 1.0; } } } // 蚂蚁算法主函数 void ant_algorithm() { vector<Ant> ants(ANTS_COUNT); Ant best_ant; double best_distance = INF; // 迭代 for (int gen = 0; gen < MAX_GENERATION; gen++) { // 移动每只蚂蚁 for (int i = 0; i < ANTS_COUNT; i++) { ants[i].clear(); for (int j = 0; j < CITY_COUNT - 1; j++) { ants[i].move(); } ants[i].distance_travelled += distance[ants[i].tabu.back()][ants[i].tabu.front()]; if (ants[i].distance_travelled < best_distance) { best_distance = ants[i].distance_travelled; best_ant = ants[i]; } } // 更新信息素 for (int i = 0; i < CITY_COUNT; i++) { for (int j = 0; j < CITY_COUNT; j++) { pheromone[i][j] *= (1.0 - RHO); } } for (int i = 0; i < CITY_COUNT - 1; i++) { pheromone[best_ant.tabu[i]][best_ant.tabu[i + 1]] += Q / best_ant.distance_travelled; pheromone[best_ant.tabu[i + 1]][best_ant.tabu[i]] = pheromone[best_ant.tabu[i]][best_ant.tabu[i + 1]]; } pheromone[best_ant.tabu.back()][best_ant.tabu.front()] += Q / best_ant.distance_travelled; pheromone[best_ant.tabu.front()][best_ant.tabu.back()] = pheromone[best_ant.tabu.back()][best_ant.tabu.front()]; // 输出结果 cout << "Generation " << gen << ": best distance = " << best_distance << endl; } } int main() { init(); ant_algorithm(); return 0; } ``` 这个代码实现了一个简单的蚁群算法,用于求解TSP问题。在代码中,我们定义了城市数量、蚂蚁数量、最大迭代次数、信息素重要程度因子、启发式因子、信息素挥发速度、常系数和无穷大等常量。然后初始化了城市坐标和距离矩阵,并定义了蚂蚁类和蚂蚁算法主函数。在算法主函数中,我们迭代了若干次,每次移动每只蚂蚁,并更新信息素。最后输出了最优解。

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