#define N 10class Generation
{
public:int state[4][N+1];//染色体---种群规模为4,有10个城市float loadlength[4];//染色体的路径长度float Fitness[4];//适应度float SPro[4];//选择概率float AcPro[4];//累积概率int ChoiceNum[4];//选择次数
  Generation(){int i;for(i=0;i<4;i++)for(int j=0;j<N+1;j++)state[i][j]=-1;for(i=0;i<4;i++){loadlength[i]=0;Fitness[i]=0;SPro[i]=0;AcPro[i]=0;ChoiceNum[i]=0;}}
};
class Point
{
public:int x;int y;Point(int a,int b){x=a; y=b; }
};void RAND(double *r);
Generation Init(Generation G);//初始化群体
void count_distance();//计算各个城市之间的直线距离
float count_loadlegth(Generation* G);//计算路径长度
void count_fitness(Generation* G);//计算适应度
void count_pro(Generation* G);//计算选择概率和累计概率
void count_choiceNum(Generation* G);//计算被选中的次数
void addtoopen(Generation G);
void Copy_Generation(Generation* G1,Generation G0);//根据被选中次数复制上一代染色体
void Variation(Generation *G1);
void Cross(Generation *G1);

#include<iostream>
#include"head.h"
using namespace std;
#define N 10Generation OPEN[5000];//队列-----(数据保护)每一代各染色体的情况
int OPhead=0,OPtail=0,openlen=5000;
float Distance[N][N]={0};//存储各个城市之间的直线距离
float MinShort=3000;//最短路径长度
int MinShortLoad[N+1]={0};//最短路径int main()
{int i;//计算各个城市之间的直线距离
    count_distance();    Generation G0,G1;G0=Init(G0);//初始种群 G1=G0;int GNUM=0;while(MinShort>167){G0=G1;printf("第%d代染色体情况:\n",GNUM);count_loadlegth(&G0);//计算路径长度        printf("已搜索到的路径中最短为: %f\n",MinShort);printf("已搜索到的路径中最短路径: ");for(i=0;i<N+1;i++)printf("%d ",MinShortLoad[i]);printf("\n");count_fitness(&G0);//计算适应度        count_pro(&G0);    //计算选择概率和累计概率        count_choiceNum(&G0);//计算被选中的次数addtoopen(G0);//保护每一代的记录
     printf("下一代:\n");//复制printf("复制后:\n");    Copy_Generation(&G1,G0);//根据被选中次数复制上一代染色体G0//交叉printf("交叉后:\n");Cross(&G1);/////变异    if(GNUM%5==0)//每5代(20条染色体)里变异一次(约0.5条染色体变异)-----变异率2.5%
        {printf("变异后:\n");Variation(&G1);    }printf("\n\n");GNUM++;}return 0;
}

#include<iostream>
#include<stdlib.h>//for rand(),srand()
#include<time.h> //for time()
#include<math.h>
#include<string.h>
#include"head.h"
#define N 10extern Generation OPEN[5000];//队列-----(数据保护)每一代各染色体的情况
extern int OPhead,OPtail,openlen;
extern float Distance[N][N];//存储各个城市之间的直线距离
extern float MinShort;//最短路径长度
extern int MinShortLoad[N+1];//最短路径void count_distance()
{//各个城市的位置坐标Point Position[N]={ Point(87,7),Point(91,38),Point(83,46),Point(71,44),Point(64,60),Point(68,58),Point(83,69),Point(87,76),Point(74,78),Point(71,71)//Point(58,69),Point(54,62),Point(51,67),Point(37,84),Point(41,94),//Point(2,99),Point(7,64),Point(22,60)//,Point(25,62),Point(18,54)//Point(4,50),Point(13,40),Point(18,40),Point(24,42),Point(25,38),//Point(41,26),Point(45,21),Point(44,35),Point(58,35),Point(62,32)
                        };int i,j;  for(i=0;i<N;i++)for(j=0;j<N;j++)Distance[i][j]=sqrt(pow(Position[i].x-Position[j].x,2)+pow(Position[i].y-Position[j].y,2));
}
Generation Init(Generation G)
{int i,j;int Arr[4][N+1]={0};/*={{7,8,9,4,5,6,1,2,3,0,7},//{9,8,7,3,2,1,6,5,4,0,9},//{1,3,5,7,9,2,4,6,8,0,1},//{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0}};// //初始四条路径*/for(i=0;i<4;i++)//产生随机初始种群
    {for(j=0;j<N;j++)//j---已经得到的序列个数
        {int temp=rand()%N;for(int t=0;t<j ;t++)if(temp==Arr[i][t]){ temp=rand()%N;  t=-1;  }Arr[i][j]=temp;}Arr[i][N]=Arr[i][0];}for(i=0;i<4;i++)for(j=0;j<N+1;j++)G.state[i][j]=Arr[i][j];//初始化第0代的的种群状态return G;
}
float count_loadlegth(Generation* G)//计算路径长度
{int i,j;float Short=10000.0;int Snum;for(i=0;i<4;i++){float DistanceAdd=0.0;for(j=0;j<N;j++)//11-1
        {int c1=(*G).state[i][j];int c2=(*G).state[i][j+1];DistanceAdd += Distance[c1][c2];}(*G).loadlength[i]=DistanceAdd;if(DistanceAdd<Short)  {    Short=DistanceAdd ;  Snum=i;  } }for(i=0;i<4;i++){for(j=0;j<N+1;j++)printf("%d ",(*G).state[i][j]);printf("   ----路径长: %f\n",(*G).loadlength[i]);}printf("最短路径为:  ");for(j=0;j<N+1;j++)    printf("%d  ",(*G).state[Snum][j]);printf("\n最短路径长: ---%f\n",Short);//输出当代最短路径if(Short<MinShort)//获取全局最短路径长度及其最短路径
    {MinShort=Short;for(j=0;j<N+1;j++)MinShortLoad[j]=(*G).state[Snum][j];}return Short;//返回当代最短路径
}
void count_fitness(Generation* G)//计算适应度
{for(int i=0;i<4;i++)(*G).Fitness[i]=(float)1000/(*G).loadlength[i];//计算得每个染色体的适应度((float)10000用于调整数值)
}
void count_pro(Generation* G)//计算选择概率和累计概率
{int i;float ALL_fitness=(*G).Fitness[0]+(*G).Fitness[1]+(*G).Fitness[2]+(*G).Fitness[3];for(i=0;i<4;i++)//选择概率(*G).SPro[i]=(*G).Fitness[i]/ALL_fitness;for(i=0;i<4;i++)//累计概率
    {if(i==0) (*G).AcPro[i]=(*G).SPro[i];else     (*G).AcPro[i]=(*G).SPro[i]+(*G).AcPro[i-1];}
}
void RAND(double *r)//产生随机数
{//获得当前的时间作为随机数的种子//seed=time(0)srand(time(0));//两次获取随机数时间之差大于1s产生的随机数才会不同int i;for(i=0;i<4;i++){r[i]=(double)rand()/(double)RAND_MAX;//RAND_MAX=32767
    }
}
void count_choiceNum(Generation* G)//计算被选中的次数
{//产生随机数double r[4]={0.0};RAND(&r[0]);    int i,j;for(i=0;i<4;i++)for(j=0;j<4;j++)//对于每一个随机概率
        {if(i==0){    if(r[j]<(*G).AcPro[i])(*G).ChoiceNum[i]++;}else{if(r[j]>=(*G).AcPro[i-1] && r[j]<(*G).AcPro[i] )(*G).ChoiceNum[i]++;}}printf("被选中的次数: ");for(i=0;i<4;i++)printf("%d ",(*G).ChoiceNum[i]);printf("\n");
}
void addtoopen(Generation G)
{OPEN[OPtail++]=G; //向尾部添加节点 OPtail = OPtail%openlen;
}

#include<iostream>
#include<stdlib.h>//for rand(),srand()
#include<time.h> //for time()
#include"head.h"
#define N 10extern Generation OPEN[5000];//队列-----(数据保护)每一代各染色体的情况
extern int OPhead,OPtail,openlen;
extern float Distance[N][N];//存储各个城市之间的直线距离//交叉
void Cross(Generation *G1)
{int i;char OffSpr_A[N+1]={0},OffSpr_B[N+1]={0}, OffSpr_C[N+1]={0},OffSpr_D[N+1]={0};//记录交叉序列int kk;//*****获取1、2号后的交叉**************************//
    Generation Gt=*G1;//保护G1int C=rand()%N;//获取随机城市代号//int CV=C;//保护COffSpr_A[0]=C;//将城市C加入记录---第1个子孙int count=N;//对前10个基因进行交叉（最后一个是重复的城市）kk=1;while(count!=1){int Ra,Rb;for(i=0;i<N;i++)//求城市C在Gt.state[0][]、Gt.state[1][]中的下标位置
        {    if(Gt.state[0][i]==C)  Ra=i;//记录下标    if(Gt.state[1][i]==C)  Rb=i;}//printf("随机起始城市: %d---下标: %d %d  ",C,Ra,Rb);        int Cright_A,Cright_B;for(i=(Ra+1)%N; ;)/寻找C在G1.state[0][]中的右城市号
        {if(Gt.state[0][i]!=-1){    Cright_A=Gt.state[0][i];  break;  }i=(i+1)%N;}//printf("右城市A:%d  ",Cright_A);for(i=(Rb+1)%N; ;)/寻找C在G1.state[1][]中的右城市号
        {if(Gt.state[1][i]!=-1){   Cright_B=Gt.state[1][i];  break;  }i=(i+1)%N;}//printf("右城市B:%d\n",Cright_B);float da,db;da=Distance[C][Cright_A];db=Distance[C][Cright_B];if(da<=db) {    OffSpr_A[kk++]=Cright_A;//加入记录        C=Cright_A;}else{OffSpr_A[kk++]=Cright_B;            C=Cright_B;}Gt.state[0][Ra]=-1;//删除城市G1.state[0][Ra]---标记为-1Gt.state[1][Rb]=-1;count--;}OffSpr_A[N]=OffSpr_A[0];//最后一个城市与第一个城市相同
    Gt=*G1;//保护G1//C=CV;C=rand()%N;//获取随机城市代号OffSpr_B[0]=C;//第2个子孙count=N;kk=1;while(count!=1){int Ra,Rb;for(i=0;i<N;i++)//求城市C在Gt.state[0][]、Gt.state[1][]中的下标位置
        {    if(Gt.state[0][i]==C)  Ra=i;//记录下标    if(Gt.state[1][i]==C)  Rb=i;}//printf("随机起始城市: %d---%d %d  ",C,Ra,Rb);        int Cleft_A,Cleft_B;for(i=(Ra-1+N)%N; ;)/寻找C在G1.state[0][]中的左城市号
        {if(Gt.state[0][i]!=-1){    Cleft_A=Gt.state[0][i];  break;  }i=(i-1+N)%N;}//printf("右城市A:%d  ",Cleft_A);for(i=(Rb-1+N)%N; ;)/寻找C在G1.state[1][]中的左城市号
        {if(Gt.state[1][i]!=-1){   Cleft_B=Gt.state[1][i];  break;  }i=(i-1+N)%N;}//printf("右城市B:%d\n",Cleft_B);float da,db;da=Distance[C][Cleft_A];db=Distance[C][Cleft_B];if(da<=db) {    OffSpr_B[kk++]=Cleft_A;//加入记录    C=Cleft_A;}else{OffSpr_B[kk++]=Cleft_B;C=Cleft_B;}Gt.state[0][Ra]=-1;//删除城市G1.state[0][Ra]---标记为-1Gt.state[1][Rb]=-1;count--;}OffSpr_B[N]=OffSpr_B[0];//最后一个城市与第一个城市相同//
//*****获取3、4号后代的交叉**************************//
    Gt=*G1;//保护G1C=rand()%N;//获取随机城市代号//CV=C;//保护COffSpr_C[0]=C;//将城市C加入记录---第3个子孙count=N;kk=1;while(count!=1){int Ra,Rb;for(i=0;i<N;i++)//求城市C在Gt.state[0][]、Gt.state[1][]中的下标位置
        {    if(Gt.state[2][i]==C)  Ra=i;//记录下标    if(Gt.state[3][i]==C)  Rb=i;}//printf("随机起始城市: %d---%d %d  ",C,Ra,Rb);        int Cright_A,Cright_B;for(i=(Ra+1)%N; ;)/寻找C在G1.state[0][]中的右城市号
        {if(Gt.state[2][i]!=-1){    Cright_A=Gt.state[2][i];  break;  }i=(i+1)%N;}//printf("右城市A:%d  ",Cright_A);for(i=(Rb+1)%N; ;)/寻找C在G1.state[1][]中的右城市号
        {if(Gt.state[3][i]!=-1){   Cright_B=Gt.state[3][i];  break;  }i=(i+1)%N;}//printf("右城市B:%d\n",Cright_B);float da,db;da=Distance[C][Cright_A];db=Distance[C][Cright_B];if(da<=db) {    OffSpr_C[kk++]=Cright_A;//加入记录        C=Cright_A;}else{OffSpr_C[kk++]=Cright_B;C=Cright_B;}Gt.state[2][Ra]=-1;//删除城市G1.state[0][Ra]---标记为-1Gt.state[3][Rb]=-1;count--;}OffSpr_C[N]=OffSpr_C[0];//最后一个城市与第一个城市相同
Gt=*G1;//保护G1//C=CV;C=rand()%N;//获取随机城市代号OffSpr_D[0]=C;//第4个子孙count=N;    kk=1;while(count!=1){int Ra,Rb;for(i=0;i<N;i++)//求城市C在Gt.state[0][]、Gt.state[1][]中的下标位置
        {    if(Gt.state[2][i]==C)  Ra=i;//记录下标    if(Gt.state[3][i]==C)  Rb=i;}//printf("随机起始城市: %d---%d %d  ",C,Ra,Rb);        int Cleft_A,Cleft_B;for(i=(Ra-1+N)%N; ;)/寻找C在G1.state[0][]中的左城市号
        {if(Gt.state[2][i]!=-1){    Cleft_A=Gt.state[2][i];  break;  }i=(i-1+N)%N;}//printf("右城市A:%d  ",Cleft_A);for(i=(Rb-1+N)%N; ;)/寻找C在G1.state[1][]中的左城市号
        {if(Gt.state[3][i]!=-1){   Cleft_B=Gt.state[3][i];  break;  }i=(i-1+N)%N;}//printf("右城市B:%d\n",Cleft_B);float da,db;da=Distance[C][Cleft_A];db=Distance[C][Cleft_B];if(da<=db) {    OffSpr_D[kk++]=Cleft_A;//加入记录            C=Cleft_A;}else{OffSpr_D[kk++]=Cleft_B;            C=Cleft_B;}Gt.state[2][Ra]=-1;//删除城市G1.state[0][Ra]---标记为-1Gt.state[3][Rb]=-1;count--;}OffSpr_D[N]=OffSpr_D[0];//最后一个城市与第一个城市相同//for(i=0;i<N+1;i++)//将交叉得到的序列复制回G1(*G1).state[0][i]=OffSpr_A[i];for(i=0;i<N+1;i++)(*G1).state[1][i]=OffSpr_B[i];for(i=0;i<N+1;i++)(*G1).state[2][i]=OffSpr_C[i];for(i=0;i<N+1;i++)(*G1).state[3][i]=OffSpr_D[i];for(i=0;i<4;i++){    for(int j=0;j<N+1;j++)printf("%d ",(*G1).state[i][j]);printf("\n");}}

#include<iostream>
#include<stdlib.h>//for rand(),srand()
#include<time.h> //for time()
#include<math.h>
#include<string.h>
#include"head.h"
#define N 10extern Generation OPEN[5000];//队列-----(数据保护)每一代各染色体的情况
extern int OPhead,OPtail,openlen;
extern float Distance[N][N];//存储各个城市之间的直线距离
extern float MinShort;//最短路径长度
extern int MinShortLoad[N+1];//最短路径void Copy_Generation(Generation* G1,Generation G0)//根据被选中次数复制上一代染色体G0
{    int i,j;int k=0;float maxloadlen=0;//选取路径最长的用MinShortLoad[]替换int maxindex;for(i=0;i<4;i++)if(G0.loadlength[i]>maxloadlen){maxloadlen=G0.loadlength[i];maxindex=i;//记录最长路径下标
        }for(j=0;j<N+1;j++)G0.state[i][j]=MinShortLoad[j];//替换最长的路径为搜索过的最短路径for(i=0;i<4;i++)//对于G0的每一个染色体for(j=0;j<G0.ChoiceNum[i];j++)//根据被选中次数复制G0染色体
        {for(int t=0;t<N+1;t++)(*G1).state[k][t]=G0.state[i][t];k++;}for(i=0;i<3;i++)//交换子染色体的位置（减少相同染色体相邻）
    {for(int k=0;k<N+1;k++) if((*G1).state[i][k]!=(*G1).state[i+1][k])//判断第[i]个和第[i+1]个是否相同break;if(k==N+1)//相邻染色体相同
        {char temp[N+1]={0};        for(j=0;j<N+1;j++)  temp[j]=(*G1).state[i+1][j];for(j=0;j<N+1;j++)  (*G1).state[i+1][j]=(*G1).state[(i+2)%4][j];for(j=0;j<N+1;j++)  (*G1).state[(i+2)%4][j]=temp[j];}}for(i=0;i<4;i++)//输出复制后的情况
    {    for(j=0;j<N+1;j++)printf("%d ",(*G1).state[i][j]);printf("\n");}
} void Variation(Generation *G1)
{int i,j;int k=rand()%4;//取其中一条进行变异int R=rand()%N;//产生随机起始城市下标//printf("%d %d\n",k,R);//printf("随机起始城市: %d\n",(*G1).state[k][R]);float D=10000;int City=0;for(i=0;i<N;i++)//寻找距离起始城市最近的非邻城市
        {if(i!=(*G1).state[k][R] && i!=(*G1).state[k][(R-1+N)%N] && i!=(*G1).state[k][(R+1)%N])if(Distance[ (*G1).state[k][R] ][i]<D){D=Distance[ (*G1).state[k][R] ][i];//取离城市G1.state[0][R]最小距离City=i;//距离最近的城市号
                }}//printf("最近城市: %d   距离: %f\n",City,D);//倒位int Sindex=(R+1)%N;//从随机起始城市的--右边城市开始进行倒位int Eindex;for(i=0;i<N;i++)//扫描染色体if((*G1).state[k][i]==City)Eindex=i;if(Sindex>Eindex) //保证起点下标<终点下标
        {int temp=Sindex;Sindex=Eindex;Eindex=temp;}//printf("起点下标: %d   终点下标: %d\n",Sindex,Eindex);for(i=Sindex,j=Eindex;i<j;i++,j--){int temp=(*G1).state[k][i];(*G1).state[k][i]=(*G1).state[k][j];(*G1).state[k][j]=temp;}(*G1).state[k][N]=(*G1).state[k][0];for(i=0;i<4;i++){    for(j=0;j<N+1;j++)printf("%d ",(*G1).state[i][j]);printf("\n");}
}