模拟退火的SAW板材开料优化C#代码

以下是一个简单的C#代码示例，用于使用模拟退火算法进行SAW板材开料优化：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace SAWPlateOptimization
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 初始化板材和零件列表
            Plate plate = new Plate(200, 100); // 长200，宽100的板材
            List<Part> parts = new List<Part>();
            parts.Add(new Part(40, 20)); // 零件1，长40，宽20
            parts.Add(new Part(30, 30)); // 零件2，长30，宽30
            parts.Add(new Part(50, 10)); // 零件3，长50，宽10

            // 初始化模拟退火参数
            double temperature = 100;
            double coolingRate = 0.03;
            int numIterations = 1000;

            // 使用模拟退火算法进行优化
            PlateOptimizer optimizer = new PlateOptimizer(plate, parts);
            Plate bestPlate = optimizer.Optimize(temperature, coolingRate, numIterations);

            // 输出结果
            Console.WriteLine("最优解：");
            Console.WriteLine(bestPlate);
            Console.ReadLine();
        }
    }

    // 零件类
    class Part
    {
        public double Length { get; set; }
        public double Width { get; set; }

        public Part(double length, double width)
        {
            this.Length = length;
            this.Width = width;
        }

        public override string ToString()
        {
            return "零件（" + this.Length + " x " + this.Width + "）";
        }
    }

    // 板材类
    class Plate
    {
        public double Length { get; set; }
        public double Width { get; set; }

        public Plate(double length, double width)
        {
            this.Length = length;
            this.Width = width;
        }

        public override string ToString()
        {
            return "板材（" + this.Length + " x " + this.Width + "）";
        }
    }

    // 板材优化器类
    class PlateOptimizer
    {
        private Plate plate;
        private List<Part> parts;

        public PlateOptimizer(Plate plate, List<Part> parts)
        {
            this.plate = plate;
            this.parts = parts;
        }

        // 模拟退火算法进行优化
        public Plate Optimize(double startingTemperature, double coolingRate, int numIterations)
        {
            Plate currentPlate = new Plate(plate.Length, plate.Width);
            Plate bestPlate = new Plate(plate.Length, plate.Width);

            // 随机生成初始解
            foreach (Part part in parts)
            {
                currentPlate.PlacePartRandomly(part);
            }
            bestPlate.Copy(currentPlate);

            double temperature = startingTemperature;
            for (int i = 0; i < numIterations; i++)
            {
                // 生成新解
                Plate newPlate = new Plate(plate.Length, plate.Width);
                foreach (Part part in parts)
                {
                    newPlate.PlacePartRandomly(part);
                }

                // 计算成本函数差异
                double currentCost = currentPlate.GetCost();
                double newCost = newPlate.GetCost();
                double costDifference = newCost - currentCost;

                // 判断是否接受新解
                if (costDifference < 0 || Math.Exp(-costDifference / temperature) > new Random().NextDouble())
                {
                    currentPlate.Copy(newPlate);

                    if (currentCost < bestPlate.GetCost())
                    {
                        bestPlate.Copy(currentPlate);
                    }
                }

                // 降温
                temperature *= 1 - coolingRate;
            }

            return bestPlate;
        }
    }

    // 扩展方法类
    static class Extensions
    {
        // 在板材上随机放置零件
        public static void PlacePartRandomly(this Plate plate, Part part)
        {
            bool placed = false;

            while (!placed)
            {
                double x = new Random().NextDouble() * (plate.Length - part.Length);
                double y = new Random().NextDouble() * (plate.Width - part.Width);

                // 检查是否与已放置的零件重叠
                bool overlap = false;
                foreach (Part placedPart in plate.PlacedParts)
                {
                    if (x + part.Length > placedPart.X && x < placedPart.X + placedPart.Length &&
                        y + part.Width > placedPart.Y && y < placedPart.Y + placedPart.Width)
                    {
                        overlap = true;
                        break;
                    }
                }

                if (!overlap)
                {
                    part.X = x;
                    part.Y = y;
                    plate.PlacedParts.Add(part);
                    placed = true;
                }
            }
        }

        // 获取板材优化成本函数（即未被覆盖的面积）
        public static double GetCost(this Plate plate)
        {
            double totalArea = plate.Length * plate.Width;
            double coveredArea = 0;

            foreach (Part part in plate.PlacedParts)
            {
                coveredArea += part.Length * part.Width;
            }

            return totalArea - coveredArea;
        }

        // 复制板材
        public static void Copy(this Plate plate, Plate other)
        {
            plate.Length = other.Length;
            plate.Width = other.Width;
            plate.PlacedParts = new List<Part>(other.PlacedParts);
        }

        // 复制零件
        public static void Copy(this Part part, Part other)
        {
            part.Length = other.Length;
            part.Width = other.Width;
            part.X = other.X;
            part.Y = other.Y;
        }
    }
}

在这个示例中，我们定义了一个 `Plate` 类表示板材，一个 `Part` 类表示零件，以及一个 `PlateOptimizer` 类实现了模拟退火算法进行优化。我们还定义了一些扩展方法，用于计算成本函数、复制对象等。

在 `PlateOptimizer` 的 `Optimize` 方法中，我们使用模拟退火算法进行优化。我们首先随机生成一个初始解，并将其设置为当前最好的解。然后，我们在每次迭代中生成一个新解，并计算两个解的成本函数差异。如果新解更好，则直接接受它。否则，我们按照概率接受它，概率由当前温度和成本函数差异决定。最后，我们将温度降低一定比例，开始下一次迭代。

在 `Plate` 的扩展方法中，我们实现了在板材上随机放置零件、计算成本函数、复制对象等操作。

这只是一个简单的示例，实际应用中可能需要更复杂的算法和数据结构。但是，这个示例可以作为一个起点，帮助您开始使用模拟退火算法进行SAW板材开料优化。