function m_main()
%author?Xing?Peng?
%@copyright?reserved
G=[0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0;
0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0;
0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0;
0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;]
MM=size(G,1);%?G?地形图为01矩阵,如果为1表示障碍物
Tau=ones(MM*MM,MM*MM);%?Tau?初始信息素矩阵(认为前面的觅食活动中有残留的信息素)?
Tau=8.*Tau;
K=100;%?K?迭代次数(指蚂蚁出动多少波)?
M=50;%?M?蚂蚁个数(每一波蚂蚁有多少个)?
S=1;%?S?起始点(最短路径的起始点)?
E=MM*MM;%?E?终止点(最短路径的目的点)?
Alpha=1;%?Alpha?表征信息素重要程度的参数?
Beta=7;%?Beta?表征启发式因子重要程度的参数?
Rho=0.3;%?Rho?信息素蒸发系数?
Q=1;%?Q?信息素增加强度系数?
minkl=inf;
mink=0;
minl=0;
D=G2D(G);
N=size(D,1);%N表示问题的规模(象素个数)?
a=1;%小方格象素的边长?
Ex=a*(mod(E,MM)-0.5);%终止点横坐标?
if Ex==-0.5
Ex=MM-0.5;
end
Ey=a*(MM+0.5-ceil(E/MM));%终止点纵坐标?
Eta=zeros(N);%启发式信息,取为至目标点的直线距离的倒数?%下面构造启发式信息矩阵?
for i=1:N
ix=a*(mod(i,MM)-0.5);
if ix==-0.5
ix=MM-0.5;
end
iy=a*(MM+0.5-ceil(i/MM));
if i~=E
Eta(i)=1/((ix-Ex)^2+(iy-Ey)^2)^0.5;
else
Eta(i)=100;
end
end
ROUTES=cell(K,M);%用细胞结构存储每一代的每一只蚂蚁的爬行路线?
PL=zeros(K,M);%用矩阵存储每一代的每一只蚂蚁的爬行路线长度?
%%?-----------启动K轮蚂蚁觅食活动,每轮派出M只蚂蚁--------------------?
for k=1:K
for m=1:M
%%?第一步:状态初始化?
W=S;%当前节点初始化为起始点
Path=S;%爬行路线初始化
PLkm=0;%爬行路线长度初始化
TABUkm=ones(N);%禁忌表初始化
TABUkm(S)=0;%已经在初始点了,因此要排除
DD=D;%邻接矩阵初始化 %% 第二步:下一步可以前往的节点
DW=DD(W,:);
DW1=find(DW);
for j=1:length(DW1)
if TABUkm(DW1(j))==0
DW(DW1(j))=0;
end
end
LJD=find(DW);
Len_LJD=length(LJD);%可选节点的个数 %% 觅食停止条件:蚂蚁未遇到食物或者陷入死胡同
while W~=E&&Len_LJD>=1 %% 第三步:转轮赌法选择下一步怎么走
PP=zeros(Len_LJD);
for i=1:Len_LJD
PP(i)=(Tau(W,LJD(i))^Alpha)*((Eta(LJD(i)))^Beta);
end
sumpp=sum(PP);
PP=PP/sumpp;%建立概率分布
Pcum(1)=PP(1);
for i=2:Len_LJD
Pcum(i)=Pcum(i-1)+PP(i);
end
Select=find(Pcum>=rand);
to_visit=LJD(Select(1)); %% 第四步:状态更新和记录
Path=[Path,to_visit];%路径增加
PLkm=PLkm+DD(W,to_visit);%路径长度增加
W=to_visit;%蚂蚁移到下一个节点
for kk=1:N
if TABUkm(kk)==0
DD(W,kk)=0;
DD(kk,W)=0;
end
end
TABUkm(W)=0;%已访问过的节点从禁忌表中删除
DW=DD(W,:);
DW1=find(DW);
for j=1:length(DW1)
if TABUkm(DW1(j))==0
DW(j)=0;
end
end
LJD=find(DW);
Len_LJD=length(LJD);%可选节点的个数
end %% 第五步:记下每一代每一只蚂蚁的觅食路线和路线长度
ROUTES{k,m}=Path;
if Path(end)==E
PL(k,m)=PLkm;
if PLkm<minkl
mink=k;minl=m;minkl=PLkm;
end
else
PL(k,m)=0;
end
end %% 第六步:更新信息素
Delta_Tau=zeros(N,N);%更新量初始化
for m=1:M
if PL(k,m)
ROUT=ROUTES{k,m};
TS=length(ROUT)-1;%跳数
PL_km=PL(k,m);
for s=1:TS
x=ROUT(s);
y=ROUT(s+1);
Delta_Tau(x,y)=Delta_Tau(x,y)+Q/PL_km;
Delta_Tau(y,x)=Delta_Tau(y,x)+Q/PL_km;
end
end
end
Tau=(1-Rho).*Tau+Delta_Tau;%信息素挥发一部分,新增加一部分
end %% ---------------------------绘图--------------------------------
plotif=1;%是否绘图的控制参数
if plotif==1 %绘收敛曲线
minPL=zeros(K);
for i=1:K
for i=1:K
PLK=PL(i,:);
Nonzero=find(PLK);
PLKPLK=PLK(Nonzero);
meanPL(i)=mean(PLKPLK);
minPL(i)=min(PLKPLK);
end
figure(1)
plot(minPL);
hold on
grid on
title('收敛曲线(最小路径长度)');
xlabel('迭代次数');
ylabel('路径长度'); %绘爬行图
figure(2)
axis([0,MM,0,MM])
for i=1:MM
for j=1:MM
if G(i,j)==1
x1=j-1;
y1=MM-i;
x2=j;
y2=MM-i;
x3=j;
y3=MM-i+1;
x4=j-1;
y4=MM-i+1;
fill([x1,x2,x3,x4],[y1,y2,y3,y4],[0.2,0.2,0.2]);
hold on
else
x1=j-1;
y1=MM-i;
x2=j;
y2=MM-i;
x3=j;
y3=MM-i+1;
x4=j-1;
y4=MM-i+1;
fill([x1,x2,x3,x4],[y1,y2,y3,y4],[1,1,1]);
hold on
end
end
end
hold on
ROUT=ROUTES{mink,minl};
LENROUT=length(ROUT);
Rx=ROUT; Ry=ROUT;
for ii=1:LENROUT
Rx(ii)=a*(mod(ROUT(ii),MM)-0.5);
if Rx(ii)==-0.5
Rx(ii)=MM-0.5;
end
Ry(ii)=a*(MM+0.5-ceil(ROUT(ii)/MM));
end
plot(Rx,Ry)
end
end
plotif2=0;%绘各代蚂蚁爬行图
if plotif2==1
figure(3)
axis([0,MM,0,MM])
for i=1:MM
for j=1:MM
if G(i,j)==1
x1=j-1;
y1=MM-i;
x2=j;
y2=MM-i;
x3=j;
y3=MM-i+1;
x4=j-1;
y4=MM-i+1;
fill([x1,x2,x3,x4],[y1,y2,y3,y4],[0.2,0.2,0.2]);
hold on
else
x1=j-1;
y1=MM-i;
x2=j;
y2=MM-i;
x3=j;
y3=MM-i+1;
x4=j-1;
y4=MM-i+1;
fill([x1,x2,x3,x4],[y1,y2,y3,y4],[1,1,1]);
hold on
end
end
end
for k=1:K PLK=PL(k,:);
minPLK=min(PLK);
pos=find(PLK==minPLK);
m=pos(1);
ROUT=ROUTES{k,m};
LENROUT=length(ROUT);
Rx=ROUT;
Ry=ROUT;
for ii=1:LENROUT
Rx(ii)=a*(mod(ROUT(ii),MM)-0.5);
if Rx(ii)==-0.5
Rx(ii)=MM-0.5;
end
Ry(ii)=a*(MM+0.5-ceil(ROUT(ii)/MM));
end
plot(Rx,Ry)
hold on
end
end