TSP问题：旅行商问题，最短回路。
这里采用att48数据，邻接矩阵全部取整数，原数据放在文后。
解决代码如下：
//#define TEST_INPUT
//#define TEST_T
//#define TEST_ANT
//#define TEST_VALUE
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<thread>
#include<vector>
#include<cstdlib>
#include<algorithm>
#include<ctime>
#include<cmath>
using namespace std;
#define eps 0.000001 //浮点数精度
#define maxn 50 //最大支持50座城市
mutex lock; //锁
int city = 48; //城市数量
int num = 1000; //蚂蚁数量
int iteration = 100; //迭代次数
double alpha = 1; //信息素比重
double beta = 2; //开销比重
double evaporation = 0.997; //蒸发速率
double Q = 100; //信息素增加量
int G[maxn+2][maxn+2]; //开销，城市编号从1开始
double D[maxn+2][maxn+2]; //开销倒数
double T[maxn+2][maxn+2]; //信息素
int ans = 0x7fffffff; //最优解
vector<int> res; //最优路径
//print the result
void output()
{
printf("the shortest circle: ");
for(vector<int>::iterator p=res.begin();p!=res.end();p++)
{
printf("%d%s",*p,p==res.end()-1?"\n":" ");
}
printf("the shortest circle cost: %d\n",ans);
}
//output to the file
void output_file()
{
FILE* f = fopen("output.txt","w");
fprintf(f,"%d\n",ans);
for(vector<int>::iterator p=res.begin();p!=res.end();p++)
{
fprintf(f,"%d%s",*p,p==res.end()-1?"\n":" ");
}
fclose(f);
}
//print the and T
void print_T()
{
printf("\nT:\n");
for(int i=1;i<city+1;i++)
{
for(int j=1;j<city+1;j++)
{
printf("%f%s",T[i][j],j==city?"\n":" ");
}
}
}
//初始化
void init()
{
memset(G,0,sizeof(G));
memset(D,0,sizeof(D));
memset(T,0,sizeof(T));
res.clear();
FILE* f = NULL;
f = fopen("att48_d.txt","r");
#ifdef TEST_INPUT
fclose(f);
f = fopen("input.txt","r");
city = 9;
num = 100;
iteration = 100;
#endif
for(int i=1;i<city+1;i++)
{
for(int j=1;j<city+1;j++)
{
fscanf(f,"%d",&G[i][j]);
}
}
fclose(f);
for(int i=1;i<city+1;i++)
{
for(int j=1;j<city+1;j++)
{
if(i==j) continue;
D[i][j] = 1.0/G[i][j]; //初始D为开销的倒数
T[i][j] = 1.0; //初始信息素T为1
}
}
}
//[x,y]随机整数
int get_random_int(int x,int y)
{
return (int)rand()%(y-x+1)+x;
}
//[x,y]随机小数
double get_random_float(int x,int y)
{
return (double)rand()/(RAND_MAX)*(y-x) + x;
}
//蚂蚁
void ant(int id)
{
vector<int> A; //已经访问过
vector<int> B; //需要访问
int s = get_random_int(1,city);
A.push_back(s); //随机选择起始城市
for(int i=1;i<city+1;i++) if(i!=s) B.push_back(i); //待访问城市列表
while(!B.empty())
{
double sum = 0;
double best_v = 0;
vector<int>::iterator best_city;
lock.lock();
//获取所有去向的评估值之和
for(vector<int>::iterator p=B.begin();p!=B.end();p++) sum+=(pow(T[s][*p],alpha)*pow(D[s][*p],beta));
//评估每一个需要被访问的城市
for(vector<int>::iterator p=B.begin();p!=B.end();p++) {
//当前城市
int c = *p;
//当前城市评估值
double v = pow(T[s][c], alpha) * pow(D[s][c], beta) / sum;
if (v > best_v) {
best_city = p;
best_v = v;
}
//评估值越大的城市越有几率成为下一个访问城市
double r = get_random_float(0, 1);
#ifdef TEST_VALUE
printf("ant:%d last:%d now:%d r:%f v:%f\n", id, *(A.end() - 1), c, r, v);
#endif
if (r <= v + eps) { //这个比较值需要修改
A.push_back(c);
B.erase(p);
break;
}
}
lock.unlock();
}
//蚂蚁走完了所有城市
int sum = 0;
//获取路径总花费
for(vector<int>::iterator p=A.begin()+1;p!=A.end();p++)
{
sum+=G[*(p-1)][*p];
#ifdef TEST_ANT
printf("ant:%d sum:%d s:%d t:%d\n",id,sum,now,*p);
#endif
}
sum+=G[*(A.end()-1)][*(A.begin())];
#ifdef TEST_ANT
printf("ant:%d sum:%d s:%d t:%d\n",id,sum,*(A.end()-1),*(A.begin()));
#endif
//更新信息素
lock.lock();
for(vector<int>::iterator p=A.begin()+1;p!=A.end();p++)
{
T[*(p-1)][*p]+=(Q/sum);
}
T[*(A.end()-1)][*(A.begin())]+=(Q/sum);
//如果当前最佳路径为空，则用当前路径初始化最佳路径
if(res.empty())
{
res = A;
ans = sum;
}
else if(sum < ans)
{
res = A;
ans = sum;
}
#ifdef TEST_T
printf("\nant:%d\n",id);
print_T();
#endif
lock.unlock();
}
int main()
{
srand((unsigned)time(0));
init();
for(int k=0;k<iteration;k++)
{
#ifdef TEST_T
printf("iteration:%d\n",k);
#endif
vector<thread> t;
for(int i=0;i<num;i++) t.push_back(thread(ant,i));
for(int i=0;i<num;i++) t[i].join();
for(int i=1;i<city+1;i++)
{
for(int j=1;j<city+1;j++)
{
T[i][j]*=evaporation;
}
}
}
output();
output_file();
return 0;
}att48_d.txt数据：
0 4727 1205 6363 3657 3130 2414 563 463 5654 1713 1604 2368 2201 1290 1004 3833 2258 3419 2267 2957 720 1700 5279 2578 6076 3465 2654 3625 3115 1574 3951 1748 2142 6755 2383 3306 1029 3530 825 2188 4820 3489 1947 6835 1542 2379 3744
4727 0 3588 2012 1842 6977 6501 5187 5028 2327 4148 4723 3635 3125 4907 3930 7463 6338 7243 5105 4043 4022 3677 2863 3106 1850 7173 6630 1204 6814 6001 3447 5253 2656 3123 6274 7183 5622 3085 4564 2756 1591 7027 6186 3472 5461 4390 2088
1205 3588 0 5163 2458 3678 3071 1742 1444 4462 1184 1520 1498 1103 1501 951 4298 2903 3967 2169 2209 652 828 4136 1518 4873 3954 3254 2446 3581 2441 2960 1966 950 5564 2916 3878 2035 2482 1027 1395 3617 3891 2686 5661 2023 1867 2560
6363 2012 5163 0 2799 8064 7727 6878 6581 1402 5366 5946 4679 4378 6225 5709 8417 7578 8296 6135 4802 5707 4982 2322 4178 320 8186 7800 2778 7859 7408 3763 6461 4223 1427 7451 8263 7131 3669 6011 4638 1681 7987 7502 1877 6758 5360 2844
3657 1842 2458 2799 0 5330 4946 4200 3824 2012 2573 3157 1924 1580 3427 3179 5749 4793 5577 3409 2223 3066 2185 1860 1401 2491 5486 5035 894 5141 4611 1669 3677 1590 3113 4682 5533 4352 1252 3227 2426 1169 5313 4706 3241 3962 2651 304
3130 6977 3678 8064 5330 0 743 3209 2670 6929 2831 2266 3407 3854 2178 4076 727 881 293 1930 3310 3672 3315 6199 3932 7745 365 482 5774 261 1659 4513 1746 4431 7910 769 207 2225 4435 2681 5053 6384 550 1224 7805 1670 2704 5230
2414 6501 3071 7727 4946 743 0 2468 1952 6673 2380 1795 3051 3405 1604 3382 1469 168 1020 1681 3110 2993 2827 6009 3552 7412 1104 267 5300 821 916 4348 1270 3890 7698 332 900 1484 4185 2049 4415 6051 1219 482 7635 1054 2432 4884
563 5187 1742 6878 4200 3209 2468 0 718 6203 2241 2051 2920 2762 1687 1304 3932 2331 3487 2669 3487 1175 2260 5840 3141 6596 3563 2728 4120 3240 1559 4507 2082 2658 7304 2512 3364 985 4091 1319 2544 5358 3632 1987 7391 1785 2879 4296
463 5028 1444 6581 3824 2670 1952 718 0 5789 1602 1343 2330 2291 970 1451 3376 1796 2959 1951 2835 1112 1725 5346 2628 6285 3007 2193 3889 2661 1122 3920 1372 2391 6883 1927 2845 611 3543 676 2590 4993 3039 1486 6934 1112 2196 3876
5654 2327 4462 1402 2012 6929 6673 6203 5789 0 4392 4947 3648 3501 5274 5183 7216 6535 7140 5022 3621 5077 4090 922 3207 1131 7014 6714 2437 6707 6477 2476 5432 3599 1102 6376 7121 6284 2497 5160 4318 937 6795 6507 1268 5773 4249 1914
1713 4148 1184 5366 2573 2831 2380 2241 1602 4392 0 586 766 1029 883 2040 3353 2224 3100 1049 1246 1625 503 3841 1196 5054 3042 2488 2945 2676 2087 2331 1114 1650 5459 2132 3037 1958 1997 931 2513 3701 2923 2137 5459 1394 711 2534
1604 4723 1520 5946 3157 2266 1795 2051 1343 4947 586 0 1299 1612 406 2208 2824 1639 2542 694 1586 1767 1050 4357 1770 5633 2498 1907 3520 2128 1558 2778 531 2171 6003 1552 2472 1538 2506 791 2912 4277 2403 1564 5983 827 892 3109
2368 3635 1498 4679 1924 3407 3051 2920 2330 3648 766 1299 0 646 1642 2446 3840 2905 3655 1488 730 2096 697 3076 533 4363 3567 3122 2453 3219 2842 1592 1791 1480 4706 2772 3610 2721 1232 1656 2550 3001 3403 2860 4697 2126 756 1836
2201 3125 1103 4378 1580 3854 3405 2762 2291 3501 1029 1612 646 0 1853 2026 4349 3247 4119 1997 1341 1753 606 3078 419 4070 4052 3517 1923 3690 3032 1866 2142 838 4593 3161 4060 2788 1380 1663 1932 2736 3915 3138 4647 2395 1351 1592
1290 4907 1501 6225 3427 2178 1604 1687 970 5274 883 406 1642 1853 0 2029 2803 1438 2466 986 1987 1593 1253 4716 2072 5915 2454 1764 3710 2082 1204 3164 497 2287 6342 1419 2379 1134 2867 554 2885 4569 2405 1289 6338 555 1297 3406
1004 3930 951 5709 3179 4076 3382 1304 1451 5183 2040 2208 2446 2026 2029 0 4759 3220 4368 2900 3151 442 1765 4960 2444 5443 4396 3610 2932 4034 2572 3891 2525 1590 6278 3313 4261 2033 3398 1476 1241 4287 4390 2928 6419 2428 2749 3337
3833 7463 4298 8417 5749 727 1469 3932 3376 7216 3353 2824 3840 4349 2803 4759 0 1601 477 2359 3617 4345 3851 6433 4372 8098 370 1206 6267 726 2384 4754 2335 4991 8148 1452 609 2949 4752 3331 5687 6746 437 1948 8005 2334 3098 5618
2258 6338 2903 7578 4793 881 168 2331 1796 6535 2224 1639 2905 3247 1438 3220 1601 0 1165 1563 2988 2829 2666 5882 3401 7263 1233 399 5138 923 794 4227 1117 3724 7565 286 1049 1348 4051 1881 4248 5903 1322 355 7508 887 2302 4736
3419 7243 3967 8296 5577 293 1020 3487 2959 7140 3100 2542 3655 4119 2466 4368 477 1165 0 2170 3520 3965 3588 6393 4183 7977 202 767 6041 438 1932 4706 2027 4711 8107 1061 132 2503 4652 2972 5344 6617 486 1501 7989 1962 2939 5469
2267 5105 2169 6135 3409 1930 1681 2669 1951 5022 1049 694 1488 1997 986 2900 2359 1563 2170 0 1430 2460 1547 4333 2019 5817 2079 1694 3910 1733 1813 2668 654 2694 6029 1366 2130 1991 2525 1474 3542 4455 1923 1641 5957 1071 777 3302
2957 4043 2209 4802 2223 3310 3110 3487 2835 3621 1246 1586 730 1341 1987 3151 3617 2988 3520 1430 0 2779 1387 2905 1062 4482 3398 3119 2922 3087 3115 1240 1953 2175 4607 2796 3501 3119 1136 2173 3268 3136 3189 3029 4527 2355 711 2042
720 4022 652 5707 3066 3672 2993 1175 1112 5077 1625 1767 2096 1753 1593 442 4345 2829 3965 2460 2779 0 1401 4781 2166 5427 3984 3212 2946 3620 2224 3603 2089 1496 6178 2906 3861 1719 3132 1040 1479 4211 3969 2553 6290 2012 2336 3189
1700 3677 828 4982 2185 3315 2827 2260 1725 4090 503 1050 697 606 1253 1765 3851 2666 3588 1547 1387 1401 0 3621 903 4675 3537 2954 2475 3169 2427 2254 1578 1148 5177 2598 3521 2194 1833 1074 2054 3340 3423 2541 5213 1801 1077 2190
5279 2863 4136 2322 1860 6199 6009 5840 5346 922 3841 4357 3076 3078 4716 4960 6433 5882 6393 4333 2905 4781 3621 0 2718 2042 6254 6024 2569 5966 5913 1687 4807 3384 1716 5699 6384 5787 1852 4687 4285 1272 6022 5892 1629 5178 3581 1639
2578 3106 1518 4178 1401 3932 3552 3141 2628 3207 1196 1770 533 419 2072 2444 4372 3401 4183 2019 1062 2166 903 2718 0 3864 4097 3635 1932 3748 3274 1448 2284 1164 4286 3283 4136 3086 967 1973 2285 2507 3935 3331 4312 2589 1284 1340
6076 1850 4873 320 2491 7745 7412 6596 6285 1131 5054 5633 4363 4070 5915 5443 8098 7263 7977 5817 4482 5427 4675 2042 3864 0 7866 7483 2515 7539 7101 3449 6146 3938 1375 7134 7944 6831 3349 5709 4397 1363 7667 7190 1798 6446 5041 2528
3465 7173 3954 8186 5486 365 1104 3563 3007 7014 3042 2498 3567 4052 2454 4396 370 1233 202 2079 3398 3984 3537 6254 4097 7866 0 839 5973 374 2019 4569 1996 4669 7970 1085 305 2581 4532 2976 5339 6509 287 1581 7844 1974 2838 5369
2654 6630 3254 7800 5035 482 267 2728 2193 6714 2488 1907 3122 3517 1764 3610 1206 399 767 1694 3119 3212 2954 6024 3635 7483 839 0 5427 558 1181 4349 1377 4044 7723 356 653 1744 4218 2241 4614 6121 955 743 7644 1231 2465 4957
3625 1204 2446 2778 894 5774 5300 4120 3889 2437 2945 3520 2453 1923 3710 2932 6267 5138 6041 3910 2922 2946 2475 2569 1932 2515 5973 5427 0 5612 4824 2550 4050 1498 3476 5071 5980 4470 2096 3388 1911 1501 5831 4994 3704 4264 3209 1196
3115 6814 3581 7859 5141 261 821 3240 2661 6707 2676 2128 3219 3690 2082 4034 726 923 438 1733 3087 3620 3169 5966 3748 7539 374 558 5612 0 1716 4280 1624 4298 7679 735 420 2263 4216 2606 4967 6179 400 1277 7567 1609 2501 5032
1574 6001 2441 7408 4611 1659 916 1559 1122 6477 2087 1558 2842 3032 1204 2572 2384 794 1932 1813 3115 2224 2427 5913 3274 7101 2019 1181 4824 1716 0 4330 1180 3346 7545 1023 1808 578 4062 1438 3693 5763 2115 440 7537 763 2404 4603
3951 3447 2960 3763 1669 4513 4348 4507 3920 2476 2331 2778 1592 1866 3164 3891 4754 4227 4706 2668 1240 3603 2254 1687 1448 3449 4569 4349 2550 4280 4330 0 3184 2510 3402 4031 4698 4281 533 3245 3612 2187 4339 4265 3296 3576 1941 1381
1748 5253 1966 6461 3677 1746 1270 2082 1372 5432 1114 531 1791 2142 497 2525 2335 1117 2027 654 1953 2089 1578 4807 2284 6146 1996 1377 4050 1624 1180 3184 0 2685 6475 1022 1952 1341 2963 1050 3358 4787 1926 1086 6436 422 1244 3619
2142 2656 950 4223 1590 4431 3890 2658 2391 3599 1650 2171 1480 838 2287 1590 4991 3724 4711 2694 2175 1496 1148 3384 1164 3938 4669 4044 1498 4298 3346 2510 2685 0 4697 3693 4636 2975 1981 1909 1124 2718 4565 3548 4830 2839 2140 1751
6755 3123 5564 1427 3113 7910 7698 7304 6883 1102 5459 6003 4706 4593 6342 6278 8148 7565 8107 6029 4607 6178 5177 1716 4286 1375 7970 7723 3476 7679 7545 3402 6475 4697 0 7393 8097 7370 3515 6249 5379 2001 7738 7556 461 6829 5267 3013
2383 6274 2916 7451 4682 769 332 2512 1927 6376 2132 1552 2772 3161 1419 3313 1452 286 1061 1366 2796 2906 2598 5699 3283 7134 1085 356 5071 735 1023 4031 1022 3693 7393 0 965 1542 3883 1913 4286 5772 1121 600 7322 902 2128 4608
3306 7183 3878 8263 5533 207 900 3364 2845 7121 3037 2472 3610 4060 2379 4261 609 1049 132 2130 3501 3861 3521 6384 4136 7944 305 653 5980 420 1808 4698 1952 4636 8097 965 0 2380 4629 2877 5250 6583 570 1380 7986 1866 2904 5432
1029 5622 2035 7131 4352 2225 1484 985 611 6284 1958 1538 2721 2788 1134 2033 2949 1348 2503 1991 3119 1719 2194 5787 3086 6831 2581 1744 4470 2263 578 4281 1341 2975 7370 1542 2380 0 3952 1127 3197 5518 2658 1002 7395 951 2429 4380
3530 3085 2482 3669 1252 4435 4185 4091 3543 2497 1997 2506 1232 1380 2867 3398 4752 4051 4652 2525 1136 3132 1833 1852 967 3349 4532 4218 2096 4216 4062 533 2963 1981 3515 3883 4629 3952 0 2873 3080 2012 4324 4046 3478 3328 1755 1000
825 4564 1027 6011 3227 2681 2049 1319 676 5160 931 791 1656 1663 554 1476 3331 1881 2972 1474 2173 1040 1074 4687 1973 5709 2976 2241 3388 2606 1438 3245 1050 1909 6249 1913 2877 1127 2873 0 2374 4392 2943 1659 6285 1012 1563 3254
2188 2756 1395 4638 2426 5053 4415 2544 2590 4318 2513 2912 2550 1932 2885 1241 5687 4248 5344 3542 3268 1479 2054 4285 2285 4397 5339 4614 1911 4967 3693 3612 3358 1124 5379 4286 5250 3197 3080 2374 0 3386 5284 3997 5585 3386 3125 2664
4820 1591 3617 1681 1169 6384 6051 5358 4993 937 3701 4277 3001 2736 4569 4287 6746 5903 6617 4455 3136 4211 3340 1272 2507 1363 6509 6121 1501 6179 5763 2187 4787 2718 2001 5772 6583 5518 2012 4392 3386 0 6314 5837 2205 5095 3680 1169
3489 7027 3891 7987 5313 550 1219 3632 3039 6795 2923 2403 3403 3915 2405 4390 437 1322 486 1923 3189 3969 3423 6022 3935 7667 287 955 5831 400 2115 4339 1926 4565 7738 1121 570 2658 4324 2943 5284 6314 0 1676 7603 1964 2662 5184
1947 6186 2686 7502 4706 1224 482 1987 1486 6507 2137 1564 2860 3138 1289 2928 1948 355 1501 1641 3029 2553 2541 5892 3331 7190 1581 743 4994 1277 440 4265 1086 3548 7556 600 1380 1002 4046 1659 3997 5837 1676 0 7521 744 2325 4670
6835 3472 5661 1877 3241 7805 7635 7391 6934 1268 5459 5983 4697 4647 6338 6419 8005 7508 7989 5957 4527 6290 5213 1629 4312 1798 7844 7644 3704 7567 7537 3296 6436 4830 461 7322 7986 7395 3478 6285 5585 2205 7603 7521 0 6805 5208 3102
1542 5461 2023 6758 3962 1670 1054 1785 1112 5773 1394 827 2126 2395 555 2428 2334 887 1962 1071 2355 2012 1801 5178 2589 6446 1974 1231 4264 1609 763 3576 422 2839 6829 902 1866 951 3328 1012 3386 5095 1964 744 6805 0 1644 3928
2379 4390 1867 5360 2651 2704 2432 2879 2196 4249 711 892 756 1351 1297 2749 3098 2302 2939 777 711 2336 1077 3581 1284 5041 2838 2465 3209 2501 2404 1941 1244 2140 5267 2128 2904 2429 1755 1563 3125 3680 2662 2325 5208 1644 0 2532
3744 2088 2560 2844 304 5230 4884 4296 3876 1914 2534 3109 1836 1592 3406 3337 5618 4736 5469 3302 2042 3189 2190 1639 1340 2528 5369 4957 1196 5032 4603 1381 3619 1751 3013 4608 5432 4380 1000 3254 2664 1169 5184 4670 3102 3928 2532 0
