用C语言写模拟退火算法实现01背包问题的代码

时间: 2024-05-03 13:17:06 浏览: 18
以下是用C语言实现模拟退火算法解决01背包问题的代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> #include <math.h> #define MAX_WEIGHT 100 // 背包最大承重 #define MAX_ITEM 20 // 物品数量 // 物品结构体 typedef struct { int weight; // 重量 int value; // 价值 } Item; // 生成随机物品 void generate_items(Item *items, int n) { srand(time(NULL)); for (int i = 0; i < n; i++) { items[i].weight = rand() % 30 + 1; items[i].value = rand() % 50 + 1; } } // 计算当前解的总价值 int calc_value(int *solution, Item *items, int n) { int value = 0; for (int i = 0; i < n; i++) { if (solution[i]) { value += items[i].value; } } return value; } // 计算当前解的总重量 int calc_weight(int *solution, Item *items, int n) { int weight = 0; for (int i = 0; i < n; i++) { if (solution[i]) { weight += items[i].weight; } } return weight; } // 随机交换两个元素 void swap(int *a, int *b) { int temp = *a; *a = *b; *b = temp; } // 模拟退火算法 void simulated_annealing(Item *items, int n, int *solution) { int current_value, current_weight, new_value, new_weight, best_value, best_weight; double temperature = 100.0, cooling_rate = 0.99; int iterations = 1000, inner_loop = 100; // 初始化当前解、最优解 for (int i = 0; i < n; i++) { solution[i] = rand() % 2; } current_value = calc_value(solution, items, n); current_weight = calc_weight(solution, items, n); best_value = current_value; best_weight = current_weight; // 退火过程 while (temperature > 1.0) { for (int i = 0; i < iterations; i++) { for (int j = 0; j < inner_loop; j++) { // 随机选取一个物品,进行翻转 int index = rand() % n; int new_solution[MAX_ITEM]; for (int k = 0; k < n; k++) { new_solution[k] = solution[k]; } new_solution[index] = 1 - new_solution[index]; // 计算新解的价值、重量 new_value = calc_value(new_solution, items, n); new_weight = calc_weight(new_solution, items, n); // 如果新解更优或者符合Metropolis准则,则接受新解 if (new_weight <= MAX_WEIGHT && (new_value > current_value || exp((new_value - current_value) / temperature) > (double)rand() / RAND_MAX)) { for (int k = 0; k < n; k++) { solution[k] = new_solution[k]; } current_value = new_value; current_weight = new_weight; } // 更新最优解 if (current_value > best_value) { best_value = current_value; best_weight = current_weight; } } } temperature *= cooling_rate; } // 输出结果 printf("最大价值为:%d,总重量为:%d\n", best_value, best_weight); printf("选中的物品为:"); for (int i = 0; i < n; i++) { if (solution[i]) { printf("%d ", i + 1); } } printf("\n"); } // 主函数 int main() { Item items[MAX_ITEM]; int solution[MAX_ITEM]; generate_items(items, MAX_ITEM); simulated_annealing(items, MAX_ITEM, solution); return 0; } ``` 代码中使用了随机翻转、Metropolis准则和温度衰减等模拟退火算法的基本思想,通过不断迭代,寻找更优的解。

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