矢量数组在这里发生了什么？

Question

我正在通过 C++ 中的 ACO 实现解决旅行商问题。但是，我发现到目前为止我构建的程序出现了分段错误。（注意：出于调试目的，我已将算法限制为仅对菌落进行一次迭代）。

首先，我从一个文件中总共取出了 52 个城市，我分配了蚂蚁，使每个城市从它开始都有相同数量的蚂蚁。

为了存储每对城市之间的距离，我使用了一个名为 Map（方矩阵）的双精度向量向量。然而，在执行的中途，这些向量似乎被删除了。在这种情况下，它发生在计算 55 号蚂蚁的路径时。我添加了一段代码只是为了突出显示崩溃的确切位置：

//DEBUGGING SECTION
                cout << "Size Roulette: " << Roulette.size() << endl;
                cout << "Size Remain: " << RemainingCities.size() << endl;
                cout << "Size Map: " << Map.size() << " x " << Map[0].size() << endl;

                int k = 0;
                cout << "Test: Map access: " << endl;
                for(int i = 0; i < Map.size(); ++i) //  HERE IT CRASHES AT ANT NUMBER 55
                    cout << Map[0][i] << " ";
                cout << endl;

                cout << "Test: Operation: " << Map[Colony[ant_i][city_i-1]][RemainingCities[k]] << endl;

                Roulette[k] = pow((MAX_DIST - Map[Colony[ant_i][city_i-1]][RemainingCities[k]]), heur_coef) + pow((pheromones[Colony[ant_i][city_i-1]][RemainingCities[k]]), pher_coef);

//END OF DEBUGGING SECTION

那里，函数 Map[0].size() 通常是 returns 52（就像 Map.size()，因为它应该是一个方阵），但在崩溃迭代它 returns 看起来像一个内存地址，当我尝试访问任何元素时，就会发生分段错误。

我已经检查过内存访问总是正确的，并且我可以毫无问题地访问任何其他变量，除了 Map 直到第 55 只蚂蚁。我尝试过不同的轮盘种子方法，但它总是在同一个地方崩溃。

我还改变了蚁群中蚂蚁的数量。如果每个城市只有一只蚂蚁，程序可以毫无问题地执行，但对于任何更高的数量，程序总是在第 55 只蚂蚁时崩溃。

您可以从 github 下载完整的 cpp 文件和阅读 .tsp 文件：

https://github.com/yitosmash/ACO

无论如何，我会在这里留下完整的功能：

void ACO(const vector<City>& cities, const vector<vector<double>>& Map, int max_it, int num_ants, double decay, double heur_coef, double pher_coef, double pher_coef_elit)
{

        srand(30);

    //Initialise colony of ants (each ant is a vector of city indices)
    vector<vector<int>> Colony(num_ants, vector<int>(cities.size(), 0));

    //Initialise pheromone matrix
    vector<vector<double>> pheromones(cities.size(), vector<double>(cities.size(), 0));
    //Initialise costs vector(for etilist expansion)
    vector<double> costs(cities.size(), 0);

    //Auxiliar vector of indices
    vector<int> cityIndices(cities.size());
    for (int i = 0; i < cities.size(); ++i)
        cityIndices[i] = i;

    //Longest distance from Map, used for heuristic values.
    vector<double> longests(cities.size(), 0);
    for(int i = 0; i < cities.size(); ++i)
        longests[i] = *(max_element(Map[i].begin(), Map[i].end()));

    const double MAX_DIST = *(max_element(longests.begin(), longests.end()));
    longests.clear();


    int i=0;
    while(i<max_it)
    {
        for(int ant_i = 0; ant_i < num_ants; ++ant_i)
        {
            cout << "Ant: " << ant_i << endl;
            //City for ant_i to start at; each ant is assigned a determined starting city
            int starting_city = (int) ((float)ant_i/num_ants*cities.size());
            //cout << starting_city << endl;
            Colony[ant_i][0] = starting_city;

            //Get a vector with the cities left to visit
            vector<int> RemainingCities = cityIndices;

            //Remove starting city from remaining cities
            RemainingCities.erase(RemainingCities.begin() + starting_city);

            //Create path for ant_i
            for(int city_i = 1; city_i < Colony[ant_i].size(); ++city_i)
            {
                cout << "Calculating city number: " << city_i << endl;
                //Create roulette for next city selection
                vector<double> Roulette(RemainingCities.size(), 0);
                double total = 0;

                //DEBUGGING SECTION
                cout << "Size Roulette: " << Roulette.size() << endl;
                cout << "Size Remain: " << RemainingCities.size() << endl;
                cout << "Size Map: " << Map.size() << " x " << Map[0].size() << endl;

                int k = 0;
                cout << "Test: Map access: " << endl;
                for(int i = 0; i < Map.size(); ++i) //  HERE IT CRASHES AT ANT NUMBER 55
                    cout << Map[0][i] << " ";
                cout << endl;

                cout << "Test: Operation: " << Map[Colony[ant_i][city_i-1]][RemainingCities[k]] << endl;

                Roulette[k] = pow((MAX_DIST - Map[Colony[ant_i][city_i-1]][RemainingCities[k]]), heur_coef) + pow((pheromones[Colony[ant_i][city_i-1]][RemainingCities[k]]), pher_coef);

                //END OF DEBUGGING SECTION

                for(int j = 0; j < RemainingCities.size(); ++j)
                {
                    //Heuristic value is MAX_DIST - current edge.
                    Roulette[j] = pow((MAX_DIST - Map[Colony[ant_i][city_i-1]][RemainingCities[j]]), heur_coef) + pow((pheromones[Colony[ant_i][city_i-1]][RemainingCities[j]]), pher_coef);
                    total += Roulette[j];
                }
                cout << endl;
                //Transform roulette into stacked probabilities
                Roulette[0] = Roulette[0]/total;

                for(int j = 1; j < Roulette.size(); ++j)
                    Roulette[j] = Roulette[j-1] + Roulette[j] / total;

                //Select a city from Roulette
                int chosen = 0;
                double r = (double) rand()/RAND_MAX;
                while(Roulette[chosen] < r)
                    chosen++;

                //Add chosen city to
                Colony[ant_i][city_i] = RemainingCities[chosen];
                RemainingCities.erase(RemainingCities.begin() + chosen);
            }
            cout << endl;
            //Save cost of ant_i, for elitist expansion
            costs[ant_i] = pathCost(Colony[ant_i], Map);
        }
        i++;
    }

}

Answer 1

那部分很可疑:

for(int i = 0; i < Map.size(); ++i) //  HERE IT CRASHES AT ANT NUMBER 55
   cout << Map[0][i] << " ";

因为 i 是 map 的大小，但是您将它用作可能的字符串/向量中的索引，所以您可能以未定义的行为离开 string/vector

可能你想要

for(int i = 0; i < Map.size(); ++i)
   cout << Map[i] << " ";

或

for(int i = 0; i < Map[0].size(); ++i)
   cout << Map[0][i] << " ";

正如我刚才在评论中所说 RemainingCities[0] 值 -163172699 首先在

 cout << "Test: Operation: " << Map.at(Colony.at(ant_i).at(city_i-1)).at(RemainingCities.at(k)) << endl;

so 不是 Map 中的有效索引，但是查看代码有明显的理由，所以原因可能是 [=52] =]vector 破坏你的记忆元素。

为了检测我将所有 [...] 替换为 .at(...) 的位置，我遇到的第一个错误是 ACO 行

 costs.at(ant_i) = pathCost(Colony.at(ant_i), Map);

其中 ant_i 值为 52，而 costs 有 52 个条目，Colony 为 260，因此错误涉及成本

注意ant_i是由循环设置的

 for(int ant_i = 0; ant_i < num_ants; ++ant_i)

在这种情况下，num_ants 的值 260 比 costs 的大小大得多，后者定义为

 vector<double> costs(cities.size(), 0);

但是cost只是分配和设置但从未读取，所以它的目标只是破坏内存。

如果我删除与它相关的两行我不再有错误并且程序正常结束，在 .at(...) 和 valgrind 检测中没有异常也没有错误。

矢量数组在这里发生了什么？

What is happening with vector array here?

c++

memory

segmentation-fault

ant-colony