代码 | 自适应大邻域搜索系列之(2) - ALNS算法主逻辑结构解析

代码 | 自适应大邻域搜索系列之(2) - ALNS算法主逻辑结构解析

00 前言

在上一篇推文中，教大家利用了ALNS的lib库求解了一个TSP问题作为实例。不知道你萌把代码跑起来了没有。那么，今天咱们再接再厉。跑完代码以后，小编再给大家深入讲解具体的代码内容。大家快去搬个小板凳一起过来围观学习吧~

01 总体概述

前排高能预警，在下面的讲解中，会涉及很多C++语言的知识，特别是类与派生这一块的内容，如果C++基础比较薄弱的同学则需要回去（洗洗睡）再好好补一补啦，在这里小编就不再过多科普基础知识了。默认大家都是C++大佬，能一口说出虚函数表是什么的内种……

描述整一个ALNS算法逻辑过程的是一个叫ALNS的C++类。下面对其成员变量和成员函数讲解一下。

1.1 成员变量

//!   当前解。
ISolution* currentSolution;

//! 判断接受准则。
IAcceptanceModule* acceptanceCriterion;

//! ALNS算法运行的相关参数。
ALNS_Parameters* param;

//! destroy和repair方法的管理者。
AOperatorManager* opManager;

//! 最优解的管理者。
IBestSolutionManager* bestSolManager;

//! 局部搜索的管理者。
ILocalSearchManager* lsManager;

//! 自上次重新计算重新的权重以来的迭代次数。
size_t nbIterationsWC;

//! 当前迭代次数。
size_t nbIterations;

//! The current number of iterations without improvement.
size_t nbIterationsWithoutImprovement;

//! The number of iterations without improvement of the current solution.
size_t nbIterationsWithoutImprovementCurrent;

//! The number of iterations without acceptation of a transition.
size_t nbIterationsWithoutTransition;

//! The number of iterations since the last call to a local search
//! operator.
size_t nbIterationsWithoutLocalSearch;

//! 求解的总时间。
clock_t startingTime;

//! 最优解的下界。
double lowerBound;

//! A set containing the hash keys of the encountred solutions.
std::set<long long> knownKeys;

//! 用于计算求解过程的一些状态量。
Statistics stats;

//! 最近一次迭代的状态。
ALNS_Iteration_Status status;

//! 每次迭代完成后需要更新的对象。
std::vector<IUpdatable*> updatableStructures;

//! ALNS实例的名字。
std::string name;

上面的成员变量类型用的都是抽象类的指针，因为在实际写代码的过程中，coder们肯定还要对solution、localsearch等类进行继承和派生，接口重写等。用抽象类的指针好处就是在于当它指向子类对象时也能正确调用。再说明一点，上面的ISolution啊IAcceptanceModule等都是一些抽象类的类型，以后会进行介绍和讲解的，在这里大家知道它代表什么就行了。

1.2 成员函数

//! Constructor.
//! \param name the name of the instance.
//! \param initialSolution the starting solution that is going to be optimized.
//! \param acceptanceCrit the module that determine whether or not a new solution
//! is accepted as the current solution.
//! \param parameters the set of parameters to be use by the ALNS.
//! \param opMan an operator manager.
ALNS(std::string instanceName,
    ISolution& initialSolution,
    IAcceptanceModule& acceptanceCrit,
     ALNS_Parameters& parameters,
     AOperatorManager& opMan,
     IBestSolutionManager& solMan,
     ILocalSearchManager& lsMan);

//! Destructor.
virtual ~ALNS();

//! This method launch the solving process.
//! \return true if a feasible solution is found,
//! false otherwise.
bool solve();

//! This method seeks if a solution is already known,
//! if not it is added to the set of known solutions.
//! \param sol the solution to be checked.
//! \return true if the solution was unknow