用C++写一个蚂蚁算法
时间: 2023-08-04 16:26:39 浏览: 56
好的,以下是一个简单的蚂蚁算法的C++实现,用于求解TSP问题:
```c++
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <ctime>
#include <cstdlib>
using namespace std;
const int MAXN = 105;
const int MAXM = 10005;
const double INF = 1e9;
const double alpha = 1.0, beta = 2.0, rho = 0.5, Q = 100.0; // 参数设置
double ta[MAXN][MAXN], delta_ta[MAXN][MAXN];
double dist[MAXN][MAXN];
int n, m;
int ant_path[MAXN], best_path[MAXN];
double ant_path_len, best_path_len;
double rand_double() // 生成随机数
{
return (double)rand() / RAND_MAX;
}
void init()
{
memset(ta, 0, sizeof(ta));
memset(delta_ta, 0, sizeof(delta_ta));
ant_path_len = INF;
srand(time(NULL));
}
void add_path(int *path, double len) // 更新信息素
{
for (int i = 0; i < n; i++) {
int from = path[i], to = path[(i + 1) % n];
delta_ta[from][to] += Q / len;
delta_ta[to][from] = delta_ta[from][to];
}
}
double calc_path_len(int *path) // 计算路径长度
{
double len = 0;
for (int i = 0; i < n; i++) {
int from = path[i], to = path[(i + 1) % n];
len += dist[from][to];
}
return len;
}
void ant_search(int start) // 蚁群搜索
{
for (int i = 1; i < n; i++)
ant_path[i] = i;
ant_path[0] = start;
for (int i = 0; i < n; i++)
swap(ant_path[i], ant_path[rand() % n]);
ant_path_len = calc_path_len(ant_path);
for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
int from = ant_path[i], to = ant_path[i + 1];
delta_ta[from][to] += Q / ant_path_len;
delta_ta[to][from] = delta_ta[from][to];
}
for (int i = 1; i < m; i++) {
for (int j = 1; j < n; j++) {
int cur = ant_path[j];
double t = rand_double();
int next = -1;
if (t < 0.4)
next = rand() % n;
else {
double max_p = -1;
for (int k = 0; k < n; k++) {
if (k == cur || k == ant_path[j - 1])
continue;
double p = pow(ta[cur][k], alpha) * pow(1.0 / dist[cur][k], beta);
if (p > max_p) {
max_p = p;
next = k;
}
}
}
ant_path[j] = next;
}
double len = calc_path_len(ant_path);
if (len < ant_path_len) {
ant_path_len = len;
memcpy(best_path, ant_path, sizeof(best_path));
}
add_path(ant_path, len);
}
}
void update_ta() // 更新信息素
{
for (int i = 0; i < n; i++) {
for (int j = i + 1; j < n; j++) {
ta[i][j] = ta[j][i] = ta[i][j] * rho + delta_ta[i][j];
ta[j][i] = ta[i][j];
delta_ta[i][j] = delta_ta[j][i] = 0;
}
}
}
int main()
{
cin >> n >> m;
for (int i = 0; i < n; i++)
for (int j = 0; j < n; j++)
cin >> dist[i][j];
init();
for (int i = 0; i < 500; i++) {
ant_search(0);
if (ant_path_len < best_path_len) {
best_path_len = ant_path_len;
memcpy(best_path, ant_path, sizeof(best_path));
}
update_ta();
}
cout << best_path_len << endl;
for (int i = 0; i < n; i++)
cout << best_path[i] << " ";
cout << endl;
return 0;
}
```
该代码实现了一个基本的蚂蚁算法,用于求解TSP问题。其中,`n`表示点的个数,`m`表示蚂蚁的数量,`dist[i][j]`表示点i到点j的距离。算法的具体流程如下:
1. 初始化参数,并随机生成一个初始解。
2. 对于每一只蚂蚁,根据一定的概率选择下一个点,直到所有点都被访问过。在访问过程中,记录下当前路径的长度,并根据路径长度更新信息素。
3. 根据信息素和距离计算出每条边的转移概率,再根据一定的概率选择下一个点。
4. 重复步骤2-3,直到所有蚂蚁都完成了一次搜索。
5. 根据所有蚂蚁的路径长度,更新信息素。
6. 重复步骤2-5,直到达到一定的迭代次数。
算法的核心是信息素的更新和转移概率的计算,其中,信息素的更新使用了信息素挥发和信息素增加两个过程,而转移概率则使用了经验公式。在实现过程中,还需要注意防止蚂蚁陷入局部最优解,可以使用一些策略来增加搜索的随机性。
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