模拟退火的一刀切板材排版C#代码

以下是使用模拟退火算法的一刀切板材排版的 C# 代码示例：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;

namespace SimulatedAnnealing
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 定义板材大小和零件列表
            int boardWidth = 100;
            int boardHeight = 50;
            List<Part> parts = new List<Part>()
            {
                new Part("Part1", 20, 20),
                new Part("Part2", 30, 10),
                new Part("Part3", 10, 30),
                new Part("Part4", 40, 20),
                new Part("Part5", 20, 30)
            };

            // 初始化排版方案
            Layout currentLayout = new Layout(boardWidth, boardHeight, parts);

            // 计算初始能量（即面积利用率）
            double currentEnergy = currentLayout.CalculateEnergy();

            // 定义模拟退火相关参数
            double initialTemperature = 1000;
            double finalTemperature = 1;
            double coolingRatio = 0.95;
            int maxIterations = 10000;

            // 执行模拟退火算法
            Random random = new Random();
            double temperature = initialTemperature;
            for (int i = 0; i < maxIterations && temperature > finalTemperature; i++)
            {
                // 随机生成新的排版方案
                Layout newLayout = currentLayout.GenerateNeighbor(random);

                // 计算新方案的能量
                double newEnergy = newLayout.CalculateEnergy();

                // 判断是否接受新方案
                double deltaEnergy = newEnergy - currentEnergy;
                if (deltaEnergy < 0 || Math.Exp(-deltaEnergy / temperature) > random.NextDouble())
                {
                    currentLayout = newLayout;
                    currentEnergy = newEnergy;
                }

                // 降低温度
                temperature *= coolingRatio;
            }

            // 输出最终排版方案和能量
            Console.WriteLine(currentLayout);
            Console.WriteLine("Final energy: " + currentEnergy);
        }
    }

    // 零件类
    class Part
    {
        public string Name { get; set; }
        public int Width { get; set; }
        public int Height { get; set; }

        public Part(string name, int width, int height)
        {
            Name = name;
            Width = width;
            Height = height;
        }
    }

    // 排版方案类
    class Layout
    {
        public int BoardWidth { get; set; }
        public int BoardHeight { get; set; }
        public List<Part> Parts { get; set; }

        public Layout(int boardWidth, int boardHeight, List<Part> parts)
        {
            BoardWidth = boardWidth;
            BoardHeight = boardHeight;
            Parts = parts;
        }

        // 随机生成邻居方案
        public Layout GenerateNeighbor(Random random)
        {
            Layout newLayout = new Layout(BoardWidth, BoardHeight, new List<Part>(Parts));
            int index = random.Next(newLayout.Parts.Count);
            Part part = newLayout.Parts[index];
            part.Width = random.Next(BoardWidth - part.Width + 1);
            part.Height = random.Next(BoardHeight - part.Height + 1);
            return newLayout;
        }

        // 计算面积利用率
        public double CalculateEnergy()
        {
            int totalArea = BoardWidth * BoardHeight;
            int usedArea = Parts.Sum(part => part.Width * part.Height);
            return (double)usedArea / totalArea;
        }

        // 输出排版方案
        public override string ToString()
        {
            string result = "Layout:\n";
            foreach (Part part in Parts)
            {
                result += part.Name + ": (" + part.Width + ", " + part.Height + ")\n";
            }
            return result;
        }
    }
}

在此示例中，我们定义了一个 `Part` 类来表示零件，包括名称、宽度和高度；定义了一个 `Layout` 类来表示排版方案，包括板材大小和零件列表，并提供了生成邻居方案、计算能量（面积利用率）和输出排版方案的方法。然后，我们使用模拟退火算法来搜索最优排版方案。在算法执行过程中，我们随机生成新的排版方案，并计算其能量。根据模拟退火的原理，我们以一定的概率接受新方案，以便跳出局部最优解。最后，我们输出最终的排版方案和能量。