關(guān)于蟻群算法：

蟻群系統(tǒng)(Ant System或Ant Colony System)是由意大利學(xué)者Dorigo、Maniezzo等人于20世紀(jì)90年代首先提出來的。他們在研究螞蟻覓食的過程中，發(fā)現(xiàn)單個(gè)螞蟻的行為比較簡單，但是蟻群整體卻可以體現(xiàn)一些智能的行為。例如蟻群可以在不同的環(huán)境下，尋找最短到達(dá)食物源的路徑。這是因?yàn)橄伻簝?nèi)的螞蟻可以通過某種信息機(jī)制實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。后又經(jīng)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，螞蟻會(huì)在其經(jīng)過的路徑上釋放一種可以稱之為“信息素”的物質(zhì)，蟻群內(nèi)的螞蟻對“信息素”具有感知能力，它們會(huì)沿著“信息素”濃度較高路徑行走，而每只路過的螞蟻都會(huì)在路上留下“信息素”，這就形成一種類似正反饋的機(jī)制，這樣經(jīng)過一段時(shí)間后，整個(gè)蟻群就會(huì)沿著最短路徑到達(dá)食物源了。

圖的生成：

車間調(diào)度問題我們可以轉(zhuǎn)換為近似于最大流問題。任務(wù)當(dāng)中的每一個(gè)階段，都是這個(gè)圖當(dāng)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。我們新增一個(gè)超級(jí)源點(diǎn)，超級(jí)源點(diǎn)和所有任務(wù)的第一階段相連。其他的節(jié)點(diǎn)，當(dāng)同時(shí)滿足屬于同一任務(wù)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)中間不跳躍階段的條件下相連。

圖的遍歷：

初始情況下，將螞蟻統(tǒng)一放置到超級(jí)源點(diǎn)，并且將整個(gè)圖的所有路徑上的信息素設(shè)為一個(gè)固定值。之后，所有螞蟻一起向終點(diǎn)行動(dòng)，螞蟻會(huì)受到信息素的影響，螞蟻選擇路徑的方式是螞蟻當(dāng)前可走路徑的信息素加和，作為取隨機(jī)數(shù)m的最大值，通過隨機(jī)數(shù)m和可選信息素，計(jì)算出螞蟻選擇的路徑。當(dāng)所有螞蟻都走到終點(diǎn)的時(shí)候，將全圖的信息素按照信息素消散參數(shù)進(jìn)行消散，并計(jì)算出這些螞蟻的路徑。這個(gè)路徑一種工件加工的順序，按照這個(gè)順序計(jì)算出工件加工的時(shí)間T。通過這個(gè)時(shí)間，計(jì)算出這個(gè)螞蟻新增的信息素W=Q/T（Q是一個(gè)常數(shù)）。這個(gè)螞蟻之前經(jīng)歷過的路徑上的信息素都加上W。當(dāng)所有的螞蟻的信息素全部新增到圖當(dāng)中的時(shí)候。將所有螞蟻再放回到起點(diǎn)，重復(fù)之前的步驟，隨著重復(fù)次數(shù)的增多，螞蟻會(huì)越來越向著最優(yōu)解靠近。

最優(yōu)解的尋找：

在計(jì)算螞蟻行走的路徑過程中，會(huì)時(shí)刻記錄著當(dāng)前出現(xiàn)過的，工件加工時(shí)間最短的情況。在程序結(jié)束之后，把最短的加工時(shí)間輸出出來。

#include<bits/stdc++.h> #define MAXN 60 //最大工作量 #define INIT_PRE 3000//道路初始信息素量 #define K 2000 //循環(huán)次數(shù) #define DIS 0.5 //信息素消散速率 #define SUPER_START 48 using namespace std; int totalStep; int Step[MAXN]; int phe[MAXN][MAXN][MAXN][MAXN]; int n,m; struct Pair {int i,j;void get(int a,int b){i=a;j=b;} }Jobnum[MAXN]; struct Job {int machine;int len; }job[MAXN][MAXN]; struct Ant {int JobStep[MAXN]; //任務(wù)已運(yùn)行步數(shù)int path[MAXN];int pathlen;int getFullPath(){int sum=0;for (int i=0;i<pathlen;i++)sum+=path[i];return sum;}Pair paths[MAXN]; }; void init() {//totalStep=0;memset(phe,0,sizeof(phe));for (int i=0;i<totalStep;i++)for (int j=0;j<totalStep;j++)for (int k=0;k<totalStep;k++)for (int l=0;l<totalStep;l++)phe[i][j][k][l]=INIT_PRE;for (int i=0;i<totalStep;i++)for (int j=0;j<totalStep;j++)phe[SUPER_START][SUPER_START][i][j]=INIT_PRE;return; } void Dissipation() {for (int i=0;i<totalStep;i++)for (int j=0;j<totalStep;j++)for (int k=0;k<totalStep;k++)for (int l=0;l<totalStep;l++)phe[i][j][k][l] *= DIS;for (int i=0;i<totalStep;i++)for (int j=0;j<totalStep;j++)phe[SUPER_START][SUPER_START][i][j]*= DIS;return; } struct Recording {int start;int ed;int job;int machine; }; int timeCalcu(int Job[], bool draw) {int sum=0;int machineWorkTime[MAXN];int JobLast[MAXN];int JobStep[MAXN];Recording rec[MAXN];memset(machineWorkTime,0,sizeof(machineWorkTime));memset(JobLast,0,sizeof(JobLast));memset(JobStep,0,sizeof(JobStep));memset(rec,0,sizeof(rec));for (int k = 0; k < totalStep; k++){int i = Job[k];rec[k].start = max(JobLast[i],machineWorkTime[job[i][JobStep[i]].machine]);rec[k].job = i;rec[k].ed = rec[k].start + job[i][JobStep[i]].len;JobLast[i] = rec[k].ed;rec[k].machine = job[i][JobStep[i]].machine;machineWorkTime[job[i][JobStep[i]].machine] = rec[k].ed;JobStep[i]++;}for (int i = 0; i < m; i++){sum = max(sum,machineWorkTime[i]);}if (draw == true){int gantt[MAXN][MAXN];memset(gantt,0,sizeof(gantt));for (int i=0;i<totalStep;i++){for (int j=rec[i].start;j<rec[i].ed;j++){gantt[rec[i].machine][j]=rec[i].job+1;}}for (int i=0;i<m;i++)for (int j=0;j<sum;j++)printf("%d%c",gantt[i][j],j==sum-1?'\n':' ');}return sum; } int main() {while (~scanf("%d%d",&n,&m)){totalStep = 0;for (int i=0;i<n;i++){scanf("%d",&Step[i]);totalStep+=Step[i];for (int j=0;j<Step[i];j++){scanf("%d%d",&job[i][j].machine,&job[i][j].len);}}init();int antnum=totalStep*2;Ant ant[antnum+5];Ant bestAnt;int bstime = 999999;for (int sl=0;sl<10;sl++){//printf("%d/10\n",sl);srand(time(0));memset(ant,0,sizeof(ant));for (int i=0;i<antnum;i++)//第i只螞蟻的旅程{//printf("sl=%d/%d\n",i,antnum);int nowJob=SUPER_START; //作為圖的超級(jí)源點(diǎn)ant[i].JobStep[nowJob]=SUPER_START;for (int j=0;j<totalStep;j++){int allpre=0;for (int k=0;k<m;k++){//printf("i:%d j:%d k:%d l:%d ant:%d\n",nowJob,ant[i].JobStep[nowJob],k,ant[i].JobStep[k],i);if (ant[i].JobStep[k]==Step[k]) continue;allpre += phe[nowJob][ ant[i].JobStep[nowJob] ][k][ ant[i].JobStep[k] ];}//printf("%d\n",allpre);int randSelectNum = rand()*rand() % allpre;//printf("OK\n");//printf("搖到的數(shù)字是：%d\n",randSelectNum);int select=0;while (randSelectNum>=0){if (ant[i].JobStep[select]==Step[select]) {select++;continue;}randSelectNum -= phe[nowJob][ ant[i].JobStep[nowJob] ][select][ ant[i].JobStep[select] ];select++;}select--;//printf("螞蟻選擇了%d\n",select);//螞蟻選中的任務(wù)ant[i].path[ant[i].pathlen]=select;ant[i].paths[ant[i].pathlen++].get(select,ant[i].JobStep[select]);ant[i].JobStep[select]++;nowJob = select;//printf("選擇任務(wù)%d 階段%d\n",select,ant[i].JobStep[select]);}}Dissipation(); //每次螞蟻行走完后，信息素都會(huì)消散for (int i = 0; i < antnum; i++){int ans = timeCalcu(ant[i].path,false);if (ans<bstime && totalStep<=ans){bstime = ans;bestAnt = ant[i];}int reward = 2000/ans; //答案越小，獎(jiǎng)勵(lì)越多。for (int j=0;j<ant[i].pathlen-1;j++){int a = ant[i].paths[j].i;int b = ant[i].paths[j].j;int c = ant[i].paths[j+1].i;int d = ant[i].paths[j+1].j;phe[a][b][c][d] += reward;}}//if (sl==1999)/*for (int i = 0; i < antnum; i++){for (int j=0; j<ant[i].pathlen; j++){printf("%d%c",ant[i].path[j]+1,j==ant[i].pathlen-1?'\n':' ');}printf("\n%d\n",timeCalcu(ant[i].path,true));}*/}printf("bestTime:%d\n",bstime);printf("甘特圖：\n");timeCalcu(bestAnt.path,true);printf("加工順序?yàn)?#xff1a;");for (int i=0;i<totalStep;i++)printf("%d%s",bestAnt.path[i]+1,i==totalStep-1?"\n":"->");/*int a[10] = {1,2,1,0,2,1,0,0};timeCalcu(a,true);*/return 0;} }

運(yùn)行結(jié)果：

總結(jié)

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