用C++实现蚁群算法运用到NX二次开发中,实现将选取的点之间的最短路径是搜索,并输出算法找到的最短路劲
时间: 2023-12-14 17:38:06 浏览: 29
蚁群算法是一种基于模拟生物群体行为的优化算法,能够在图论问题中找到最优解。在NX二次开发中,可以通过以下步骤实现蚁群算法求解选取点之间的最短路径:
1. 定义蚂蚁类Ant,包含蚂蚁的位置、已经走过的路径、路径长度等属性和方法。
2. 定义图类Graph,包含图的节点、边、距离等属性和方法。
3. 初始化蚁群的各个参数,包括蚂蚁数量、蚂蚁的初始位置、信息素浓度、信息素挥发速率等。
4. 在每轮迭代中,每只蚂蚁按照一定的概率选择下一个节点,并更新信息素浓度。
5. 当所有蚂蚁都完成了路径的选择后,根据信息素浓度和启发式函数计算路径长度,并更新最短路径。
6. 重复以上步骤,直到达到迭代次数或者满足停止条件。
以下是一个简单的C++代码实现:
```c++
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <random>
#include <ctime>
using namespace std;
// 蚂蚁类
class Ant {
public:
int pos; // 当前位置
vector<int> path; // 已经走过的路径
double pathLen; // 当前路径长度
Ant(int pos) : pos(pos), path({pos}), pathLen(0) {}
};
// 图类
class Graph {
public:
int n; // 节点数
vector<vector<double>> dist; // 节点之间的距离
double alpha, beta; // 参数
double Q; // 信息素强度
double rho; // 信息素挥发速率
vector<vector<double>> tau; // 信息素浓度
Graph(int n, double alpha, double beta, double Q, double rho) :
n(n), alpha(alpha), beta(beta), Q(Q), rho(rho), dist(n, vector<double>(n)), tau(n, vector<double>(n, 1.0)) {}
// 添加边
void addEdge(int u, int v, double w) {
dist[u][v] = dist[v][u] = w;
}
// 计算启发式函数
double heuristic(int u, int v) {
return 1.0 / dist[u][v];
}
// 更新信息素浓度
void updateTau(vector<Ant>& ants) {
// 信息素挥发
for (int i = 0; i < n; i++) {
for (int j = i + 1; j < n; j++) {
tau[i][j] *= (1 - rho);
tau[j][i] = tau[i][j];
}
}
// 信息素增加
for (auto& ant : ants) {
double delta = Q / ant.pathLen;
for (int i = 0; i < ant.path.size() - 1; i++) {
int u = ant.path[i], v = ant.path[i + 1];
tau[u][v] += delta;
tau[v][u] = tau[u][v];
}
}
}
// 选择下一个节点
int selectNext(Ant& ant) {
double sum = 0;
vector<double> p(n);
for (int i = 0; i < n; i++) {
if (find(ant.path.begin(), ant.path.end(), i) != ant.path.end()) {
p[i] = 0;
continue;
}
p[i] = pow(tau[ant.pos][i], alpha) * pow(heuristic(ant.pos, i), beta);
sum += p[i];
}
if (sum == 0) {
return -1;
}
double r = (double) rand() / RAND_MAX;
double acc = 0;
for (int i = 0; i < n; i++) {
if (p[i] > 0) {
acc += p[i] / sum;
if (r <= acc) {
return i;
}
}
}
return -1;
}
// 蚁群算法
vector<int> antColony(int start, int end, int maxIter) {
vector<Ant> ants(n, Ant(start));
vector<int> bestPath;
double bestPathLen = 1e9;
for (int iter = 0; iter < maxIter; iter++) {
for (auto& ant : ants) {
while (ant.path.back() != end) {
int next = selectNext(ant);
if (next == -1) {
break;
}
ant.path.push_back(next);
ant.pathLen += dist[ant.pos][next];
ant.pos = next;
}
if (ant.pathLen < bestPathLen) {
bestPathLen = ant.pathLen;
bestPath = ant.path;
}
ant.pathLen = 0;
ant.path = {start};
ant.pos = start;
}
updateTau(ants);
}
return bestPath;
}
};
int main() {
// 初始化图
int n = 5;
Graph g(n, 1, 2, 100, 0.5);
g.addEdge(0, 1, 1);
g.addEdge(0, 2, 2);
g.addEdge(0, 3, 3);
g.addEdge(0, 4, 4);
g.addEdge(1, 2, 1);
g.addEdge(1, 3, 2);
g.addEdge(1, 4, 3);
g.addEdge(2, 3, 1);
g.addEdge(2, 4, 2);
g.addEdge(3, 4, 1);
// 运行蚁群算法
vector<int> path = g.antColony(0, 4, 100);
// 输出结果
for (int i = 0; i < path.size(); i++) {
cout << path[i] << " ";
if (i < path.size() - 1) {
cout << "-> ";
}
}
cout << endl;
return 0;
}
```