用c语言写一段蚁群算法

下面是一个简单的蚁群算法的C语言实现：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

#define CITY_NUM 20  // 城市数目
#define ANT_NUM 50   // 蚂蚁数目
#define ALPHA 1.0   // 信息素重要程度因子
#define BETA 2.0   // 启发函数重要程度因子
#define RHO 0.5   // 信息素挥发因子
#define Q 100   // 常量
#define MAX_TIME 100   // 迭代次数

double distance[CITY_NUM][CITY_NUM]; // 城市间距离矩阵
double pheromone[CITY_NUM][CITY_NUM]; // 信息素矩阵
int ant_route[ANT_NUM][CITY_NUM]; // 蚂蚁走过的路径
double ant_distance[ANT_NUM]; // 蚂蚁走过路径的长度
int best_route[CITY_NUM]; // 最佳路径
double best_distance = 1e9; // 最佳路径长度

// 初始化城市间距离矩阵和信息素矩阵
void init() {
    srand(time(NULL));
    int i, j;
    for(i = 0; i < CITY_NUM; i++) {
        for(j = 0; j < CITY_NUM; j++) {
            if(i != j) {
                distance[i][j] = distance[j][i] = rand() % 1000; // 随机生成城市间距离
                pheromone[i][j] = pheromone[j][i] = 0.1; // 初始化信息素矩阵
            }
        }
    }
}

// 蚂蚁走一步
void ant_move(int ant_id) {
    int i, j;
    int current_city = ant_route[ant_id][0]; // 当前所在城市
    for(i = 1; i < CITY_NUM; i++) {
        double p[CITY_NUM] = {0.0}; // 存储从当前城市出发到其他城市的概率
        double p_sum = 0.0; // 概率和
        for(j = 0; j < CITY_NUM; j++) {
            if(j != current_city) {
                p[j] = pow(pheromone[current_city][j], ALPHA) * pow(1.0 / distance[current_city][j], BETA); // 计算概率
                p_sum += p[j];
            }
        }
        double rand_num = (double)rand() / RAND_MAX; // 生成0~1之间的随机数
        double select_p = 0.0; // 已选择的概率
        for(j = 0; j < CITY_NUM; j++) {
            if(j != current_city) {
                select_p += p[j] / p_sum;
                if(select_p >= rand_num) {
                    ant_route[ant_id][i] = j; // 选择下一个城市
                    ant_distance[ant_id] += distance[current_city][j];
                    break;
                }
            }
        }
        current_city = ant_route[ant_id][i]; // 更新当前所在城市
    }
    ant_distance[ant_id] += distance[ant_route[ant_id][CITY_NUM - 1]][ant_route[ant_id][0]]; // 加上从最后一个城市返回起点的距离
}

// 更新信息素矩阵
void update_pheromone() {
    int i, j, k;
    for(i = 0; i < CITY_NUM; i++) {
        for(j = 0; j < CITY_NUM; j++) {
            pheromone[i][j] *= (1.0 - RHO); // 信息素挥发
            for(k = 0; k < ANT_NUM; k++) {
                int l;
                for(l = 0; l < CITY_NUM - 1; l++) {
                    if(ant_route[k][l] == i && ant_route[k][l + 1] == j) {
                        pheromone[i][j] += Q / ant_distance[k]; // 更新信息素
                        break;
                    }
                }
            }
        }
    }
}

// 执行蚁群算法
void ant_colony() {
    int i, j;
    for(i = 0; i < MAX_TIME; i++) {
        for(j = 0; j < ANT_NUM; j++) {
            ant_route[j][0] = rand() % CITY_NUM; // 随机选择出发城市
            int k;
            for(k = 1; k < CITY_NUM; k++) {
                ant_route[j][k] = -1; // 初始化为 -1，表示未选择
            }
            ant_distance[j] = 0.0; // 初始化路径长度为 0
            ant_move(j); // 蚂蚁走一步
            if(ant_distance[j] < best_distance) { // 更新最佳路径
                best_distance = ant_distance[j];
                for(k = 0; k < CITY_NUM; k++) {
                    best_route[k] = ant_route[j][k];
                }
            }
        }
        update_pheromone(); // 更新信息素矩阵
    }
}

int main() {
    init(); // 初始化城市间距离矩阵和信息素矩阵
    ant_colony(); // 执行蚁群算法
    int i;
    printf("Best Route: ");
    for(i = 0; i < CITY_NUM; i++) {
        printf("%d ", best_route[i]);
    }
    printf("\nBest Distance: %.2f\n", best_distance);
    return 0;
}

这段代码实现了一个简单的蚁群算法，用于求解旅行商问题。在主函数中调用 `init()` 函数初始化城市间距离矩阵和信息素矩阵，然后调用 `ant_colony()` 函数执行蚁群算法。最后输出求解得到的最佳路径和路径长度。