蚁群算法c语言源代码

时间: 2023-08-03 15:03:31 浏览: 67
以下是一个基于蚁群算法的TSP问题求解的C语言源代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> #include <math.h> #define MAX_CITY_NUM 100 // 最大城市数量 #define ANTS_NUM 50 // 蚂蚁数量 #define ALPHA 1.0 // 信息素重要程度因子 #define BETA 2.0 // 启发式因子 #define RHO 0.5 // 信息素挥发因子 #define Q 100 // 增加信息素的常数 #define MAX_GEN 200 // 最大迭代次数 int g_city_num; // 城市数量 double g_distance[MAX_CITY_NUM][MAX_CITY_NUM]; // 城市之间的距离 double g_tau[MAX_CITY_NUM][MAX_CITY_NUM]; // 城市之间的信息素 int g_best_tour[MAX_CITY_NUM]; // 最优路径 double g_best_length = 1e9; // 最优路径长度 struct Ant { int cur_city; // 当前所在城市 int tabu[MAX_CITY_NUM]; // 禁忌表 int tabu_len; // 禁忌表长度 int tour[MAX_CITY_NUM]; // 路径 double tour_length; // 路径长度 }; struct Ant ants[ANTS_NUM]; double rand_01() { return (double)rand() / RAND_MAX; } void init() { // 初始化信息素 for (int i = 0; i < g_city_num; ++i) { for (int j = 0; j < g_city_num; ++j) { g_tau[i][j] = 1.0; } } // 初始化蚂蚁 for (int i = 0; i < ANTS_NUM; ++i) { ants[i].cur_city = rand() % g_city_num; ants[i].tabu[0] = ants[i].cur_city; ants[i].tabu_len = 1; for (int j = 0; j < g_city_num; ++j) { ants[i].tour[j] = -1; } ants[i].tour[0] = ants[i].cur_city; ants[i].tour_length = 0.0; } } double distance(int city1, int city2) { double x1 = 0.0, y1 = 0.0, x2 = 0.0, y2 = 0.0; x1 = rand_01(); y1 = rand_01(); x2 = rand_01(); y2 = rand_01(); return sqrt(pow(x1 - x2, 2.0) + pow(y1 - y2, 2.0)); } void update_ant(struct Ant* ant) { while (ant->tabu_len < g_city_num) { int i = ant->cur_city; double p[MAX_CITY_NUM] = { 0.0 }; double p_sum = 0.0; for (int j = 0; j < g_city_num; ++j) { if (j == i || ant->tabu[j] != -1) { continue; } p[j] = pow(g_tau[i][j], ALPHA) * pow(1.0 / g_distance[i][j], BETA); p_sum += p[j]; } double rand_num = p_sum * rand_01(); int j = -1; while (rand_num > 0.0) { ++j; if (j == g_city_num) { j = 0; } if (ant->tabu[j] == -1) { rand_num -= p[j]; } } ant->cur_city = j; ant->tabu[ant->tabu_len++] = j; ant->tour[ant->tabu_len - 1] = j; ant->tour_length += g_distance[i][j]; } ant->tour_length += g_distance[ant->tour[g_city_num - 1]][ant->tour[0]]; } void update_tau() { double delta_tau[MAX_CITY_NUM][MAX_CITY_NUM] = { 0.0 }; for (int i = 0; i < ANTS_NUM; ++i) { for (int j = 0; j < g_city_num; ++j) { delta_tau[ants[i].tour[j]][ants[i].tour[(j + 1) % g_city_num]] += Q / ants[i].tour_length; } } for (int i = 0; i < g_city_num; ++i) { for (int j = 0; j < g_city_num; ++j) { g_tau[i][j] = (1.0 - RHO) * g_tau[i][j] + delta_tau[i][j]; } } } void search() { for (int i = 0; i < MAX_GEN; ++i) { for (int j = 0; j < ANTS_NUM; ++j) { update_ant(&ants[j]); if (ants[j].tour_length < g_best_length) { g_best_length = ants[j].tour_length; for (int k = 0; k < g_city_num; ++k) { g_best_tour[k] = ants[j].tour[k]; } } } update_tau(); for (int j = 0; j < ANTS_NUM; ++j) { ants[j].cur_city = rand() % g_city_num; ants[j].tabu[0] = ants[j].cur_city; ants[j].tabu_len = 1; ants[j].tour[0] = ants[j].cur_city; ants[j].tour_length = 0.0; for (int k = 1; k < g_city_num; ++k) { ants[j].tabu[k] = -1; ants[j].tour[k] = -1; } } } } void print_result() { printf("Best tour:\n"); for (int i = 0; i < g_city_num; ++i) { printf("%d ", g_best_tour[i]); } printf("\nBest tour length: %.2lf\n", g_best_length); } int main() { srand((unsigned)time(NULL)); scanf("%d", &g_city_num); for (int i = 0; i < g_city_num; ++i) { for (int j = 0; j < g_city_num; ++j) { g_distance[i][j] = distance(i, j); } } init(); search(); print_result(); return 0; } ``` 需要注意的是,以上代码中的距离计算函数 `distance` 只是一个示例,实际应用中应根据具体问题进行修改。同时,为了简化代码,禁忌表的实现使用了一个数组,而不是通常所用的哈希表等数据结构。

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