【算法模板】模拟退火算法，手写留念~~

额，大二暑假写的模拟退火，翻出来存起来以后备用。

我记得当时是用来跑数学建模的NP问题的，别人都用MATLAB，我用的是Codeblocks。。。

 

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define N     30      //城市数量
#define T     3000    //初始温度
#define EPS   1e-8    //终止温度
#define DELTA 0.98    //温度衰减率
#define LIMIT 10000   //概率选择上限
#define OLOOP 1000    //外循环次数
#define ILOOP 15000   //内循环次数

using namespace std;

//定义路线结构体
struct Path
{
	int citys[N];
	double sum;
};

//定义城市点坐标
struct Node
{
	double x, y;
};

Path path;        //记录最优路径
Node p[N];       //每个城市的坐标
double w[N][N];   //两两城市之间路径长度
int nTest;        //测试次数

double Oushi(Node A, Node B)
{
	return sqrt((A.x - B.x) * (A.x - B.x) + (A.y - B.y) * (A.y - B.y));
}

void GetDist(Node p[], int n)
{
	for(int i = 0; i < n; i++)
		for(int j = i + 1; j < n; j++)
			w[i][j] = w[j][i] = Oushi(p[i], p[j]);
}

void Input(Node p[], int &n)    //输入各城市的坐标  下标0始
{
	scanf("%d", &n);
	for(int i = 0; i < n; i++)
		scanf("%lf %lf", &p[i].x, &p[i].y);
}

void Init(int n)                //初始化路径以及测试次数
{
	nTest = 1;                      //nTest表示测试次数
	path.sum = 0;                   //sum表示路径总权值
	for(int i = 0; i < n; i++)      //默认路径为0到n-1
	{
		path.citys[i] = i;
		if(i != n - 1)
		{
			printf("%d--->", i);
			path.sum += w[i][i + 1];
		}
		else
			printf("%d\n", i);
	}
	printf("\nInit path length is : %.3lf\n", path.sum);
}

void Print(Path t, int n)       //输出路径以及总权值
{
	printf("Path is : ");
	for(int i = 0; i < n; i++)
	{
		if(i != n - 1)
			printf("%d-->", t.citys[i]);
		else
			printf("%d\n", t.citys[i]);
	}
	printf("\nThe path length is : %.3lf\n", t.sum);
}

Path GetNext(Path p, int n)     //通过调用随机函数，随机变化两个城市位置
{
    int x =0,y =0;      //随便取1，下循环会随机的
	while(x == y)
	{
		x = (int)(n * (rand() / (RAND_MAX + 1.0)));
		y = (int)(n * (rand() / (RAND_MAX + 1.0)));
	}
	swap(p.citys[x], p.citys[y]);
    p.sum = 0;
	for(int i = 0; i < n - 1; i++)
		p.sum += w[p.citys[i]][p.citys[i + 1]];
	//cout << "nTest = " << nTest++ << endl;  尼玛，加输出,时间巨大
	//Print(p, n);
	return p;
}

void SA(int n)      //模拟退火开始
{
	double t = T;       //t表示温度
	srand(time(NULL));
	Path curPath = path;
	Path newPath = path;
	int P_L = 0;       //垃圾解连跳次数
	int P_F = 0;
	while(1)       //外循环，主要更新参数t，模拟退火过程
	{
		for(int i = 0; i < ILOOP; i++)    //内循环，寻找在一定温度下的最优值
		{
			newPath = GetNext(curPath, n);
			double dE = newPath.sum - curPath.sum;
			if(dE < 0)   //如果找到更优值，直接更新
			{
				curPath = newPath;
				P_L = 0;
				P_F = 0;
			}
			else
			{
				double rd = rand() / (RAND_MAX + 1.0);
				if(exp(-dE / t) > rd && exp(-dE / t) < 1)   //如果找到比当前更差的解，以一定概率接受该解，并且这个概率会越来越小
					curPath = newPath;
				P_L++;
			}
			if(P_L > LIMIT)
			{
				P_F++;
				break;
			}
		}
		if(curPath.sum < newPath.sum)
			path = curPath;
		if(P_F > OLOOP || t < EPS)
			break;
		t *= DELTA;
	}
}

int main()
{
	freopen("input.data", "r", stdin);
	int n;
	Input(p, n);    //输入城市坐标
	GetDist(p, n);  //计算城市距离
	Init(n);
	SA(n);
	Print(path, n);
    printf("Total test times is : %d\n", nTest);
	return 0;
}