用蚁群算法求解旅行商问题c++模板

以下是使用蚁群算法求解旅行商问题的C++模板代码：

#include <iostream>
#include <cmath>
#include <vector>
#include <limits>
#include <algorithm>
#include <random>
using namespace std;

const int MAX_N = 100; // 最大城市数量
const int MAX_GEN = 1000; // 最大迭代次数
const int ANT_NUM = 50; // 蚂蚁数量
const double ALPHA = 1.0; // 信息素重要程度因子
const double BETA = 5.0; // 距离的重要程度因子
const double RHO = 0.5; // 信息素挥发因子
const double Q = 100.0; // 信息素增加强度系数
const double INIT_PHEROMONE = 1.0; // 初始信息素浓度
const double BEST_PHEROMONE = 2.0; // 最优路径信息素浓度

int n; // 城市数量
double dist[MAX_N][MAX_N]; // 城市之间的距离
double pheromone[MAX_N][MAX_N]; // 信息素浓度
int path[ANT_NUM][MAX_N]; // 蚂蚁路径
double path_length[ANT_NUM]; // 蚂蚁路径长度
int best_path[MAX_N]; // 最优路径
double best_path_length = numeric_limits<double>::max(); // 最优路径长度

// 计算两个城市之间的距离
double calc_distance(int i, int j) {
    double x1 = 0, y1 = 0, x2 = 0, y2 = 0;
    // 计算第i个城市的坐标
    // ...
    // 计算第j个城市的坐标
    // ...
    return sqrt(pow(x1 - x2, 2) + pow(y1 - y2, 2));
}

// 初始化距离和信息素
void init() {
    // 初始化距离
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        for (int j = i + 1; j < n; j++) {
            double d = calc_distance(i, j);
            dist[i][j] = d;
            dist[j][i] = d;
        }
    }
    // 初始化信息素
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        for (int j = 0; j < n; j++) {
            pheromone[i][j] = INIT_PHEROMONE;
        }
    }
}

// 蚂蚁选择下一个城市
int select_next_city(int ant, int cur_city, bool visited[]) {
    // 计算当前城市到其他城市的信息素和距离的乘积
    vector<double> p(n, 0.0);
    double p_total = 0.0;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        if (!visited[i]) {
            p[i] = pow(pheromone[cur_city][i], ALPHA) * pow(1.0 / dist[cur_city][i], BETA);
            p_total += p[i];
        }
    }
    // 轮盘赌选择下一个城市
    uniform_real_distribution<double> u(0.0, p_total);
    double rand_val = u(default_random_engine());
    int next_city = -1;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        if (!visited[i]) {
            rand_val -= p[i];
            if (rand_val <= 0.0) {
                next_city = i;
                break;
            }
        }
    }
    return next_city;
}

// 蚂蚁行走一步
void ant_move(int ant) {
    bool visited[MAX_N] = {false};
    // 蚂蚁从起点出发
    path[ant][0] = ant;
    visited[ant] = true;
    // 蚂蚁依次访问其他城市
    for (int i = 1; i < n; i++) {
        int cur_city = path[ant][i - 1];
        int next_city = select_next_city(ant, cur_city, visited);
        path[ant][i] = next_city;
        visited[next_city] = true;
        path_length[ant] += dist[cur_city][next_city];
    }
    // 蚂蚁返回起点
    int last_city = path[ant][n - 1];
    path_length[ant] += dist[last_city][ant];
}

// 更新信息素
void update_pheromone() {
    // 更新信息素浓度
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        for (int j = 0; j < n; j++) {
            pheromone[i][j] *= (1.0 - RHO);
        }
    }
    // 更新蚂蚁路径上的信息素
    for (int ant = 0; ant < ANT_NUM; ant++) {
        for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
            int cur_city = path[ant][i];
            int next_city = path[ant][i + 1];
            pheromone[cur_city][next_city] += Q / path_length[ant];
            pheromone[next_city][cur_city] += Q / path_length[ant];
        }
        // 更新最优路径
        if (path_length[ant] < best_path_length) {
            best_path_length = path_length[ant];
            copy(path[ant], path[ant] + n, best_path);
        }
    }
    // 最优路径上的信息素浓度增加
    for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
        int cur_city = best_path[i];
        int next_city = best_path[i + 1];
        pheromone[cur_city][next_city] += BEST_PHEROMONE;
        pheromone[next_city][cur_city] += BEST_PHEROMONE;
    }
}

// 蚁群算法求解旅行商问题
void solve() {
    // 初始化距离和信息素
    init();
    // 迭代搜索
    for (int gen = 0; gen < MAX_GEN; gen++) {
        // 蚂蚁行走
        for (int ant = 0; ant < ANT_NUM; ant++) {
            ant_move(ant);
        }
        // 更新信息素
        update_pheromone();
        // 输出当前结果
        cout << "Generation " << gen << ": " << best_path_length << endl;
    }
    // 输出最终结果
    cout << "Best path: ";
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        cout << best_path[i] << " ";
    }
    cout << endl;
    cout << "Best path length: " << best_path_length << endl;
}

int main() {
    // 读入城市数量
    cin >> n;
    // 求解旅行商问题
    solve();
    return 0;
}

需要注意的是，这只是一个简单的模板，实际使用时需要根据具体问题进行调整。