遗传算法优化最大化效应的某些需求点可不配送的vrptw问题

news2024/11/20 0:34:26

标题:遗传算法优化最大化效应的某些需求点可不配送的vrptw问题

摘要:

在可不配送的车辆路径配送问题(VRPTW)中,我们面临着优化路径规划以最大化效用的挑战。本文提出了一种基于遗传算法的方法,旨在解决具有硬时间窗约束的可不配送VRPTW问题。该方法通过多个遗传算法操作符,如选择、交叉和变异,逐代优化车辆的路径规划,以实现效用的最大化。

引言

可不配送的VRPTW问题是一种经典的组合优化问题,它要求在考虑车辆容量限制和时间窗约束的情况下,将货物从中心仓库配送到多个客户地点。然而,在实际应用中,某些客户可能不愿意接受配送,因此我们需要优化路径规划以最大化效用,同时满足硬时间窗约束。

方法

本文提出的方法基于遗传算法,它是一种启发式算法,通过模拟生物进化过程来求解优化问题。遗传算法操作符包括选择、交叉和变异。

2.1 个体表示

每个个体都表示一个车辆路径规划方案,其中包括从中心仓库出发,经过一系列客户地点,最后返回仓库的路径。

2.2 适应度函数

适应度函数用于评估每个个体的优劣程度。在这里,我们将效用最大化作为目标函数。效用的计算可以根据具体问题进行定义,例如货物价值的总和或客户满意度的加权和。

2.3 选择操作

选择操作用于根据适应度函数的结果选择优秀的个体。在本方法中,我们采用轮盘赌选择策略,根据个体适应度与总适应度的比例进行选择。

2.4 交叉操作

交叉操作用于生成新的个体。在本方法中,我们采用部分映射交叉(PMX)算子,将两个个体的染色体部分交换,以产生具有新路径规划的个体。

2.5 变异操作

变异操作用于引入新的基因组合。在本方法中,我们采用交换变异算子,随机选择两个客户地点,并交换它们在路径中的位置。

实验与结果

我们使用一组模拟数据对提出的方法进行实验。实验结果表明,遗传算法能够有效地优化可不配送的VRPTW问题中的效用最大化。通过多轮迭代,算法逐渐收敛于较优解。

主程序如下:

数据如下:

需求地序号

x坐标(千米)

y坐标(千米)

需求量

时间窗开始

时间窗结束

利润

缺货成本

0

125

85

0

6

12

0

0

1

185

35

6

6

12

100

200

2

153

165

9

6

12

100

200

3

38

107

10

6

12

100

200

4

0

0

4

6

12

100

200

5

8

11

3

6

12

100

200

6

87

85

2

6

12

100

200

7

68

160

5

6

12

100

200

8

118

197

8

6

12

100

200

9

65

10

2

6

12

100

200

10

170

120

2

6

12

100

200

11

190

80

7

6

12

100

200

12

130

40

9

6

12

100

200

13

110

121

9

6

12

100

200

14

188

151

3

6

12

100

200

15

107

75

1

6

12

100

200

16

137

51

7

6

12

100

200

17

149

27

4

6

12

100

200

18

19

86

7

6

12

100

200

19

97

149

4

6

12

100

200

20

131

157

5

6

12

100

200

程序结果如下:

程序运行时间(s)

runtime201 =

                 63.243826

遗传算法优化得到的最优目标函数

ans =

          6655.92002859396

遗传算法优化得到的最优染色体

bestChrom =

  1 至 28 列

     0     1     1     0     1     1     1     1     1     1     1     1     1     1     1     1     1     1     1     1     7     8    20     5     2    14    10    11

  29 至 40 列

    17    12    15     4     1     9    16     3    18     6    13    19

显示各个路径(遗传算法)

第1辆车的路径

route1 =

     0     7     8    20     0

loadline =

     0     0    18

    18    18    13

    13    13     5

     5     5     0

     0     0     0

运行时间表

outcell01 =

    '路径点'    '到达时间'             '开始服务时间'          '结束时间'        

    [    0]    [               6]    [               6]    [               6]

    [    7]    [7.88403821617291]    [7.88403821617291]    [7.96737154950624]

    [    8]    [9.21139727271296]    [9.21139727271296]    [9.34473060604629]

    [   20]    [10.1859202398388]    [10.1859202398388]    [10.2692535731722]

    [    0]    [11.7142449226272]    [11.7142449226272]    [11.7142449226272]

第2辆车的路径

route1 =

     0     5     0

loadline =

     0     0     3

     3     3     0

     0     0     0

运行时间表

outcell01 =

    '路径点'    '到达时间'             '开始服务时间'          '结束时间'        

    [    0]    [               6]    [               6]    [               6]

    [    5]    [8.76875423250241]    [8.76875423250241]    [8.81875423250241]

    [    0]    [11.5875084650048]    [11.5875084650048]    [11.5875084650048]

第3辆车的路径

route1 =

     0     2    14    10     0

loadline =

     0     0    14

    14    14     5

     5     5     2

     2     2     0

     0     0     0

运行时间表

outcell01 =

    '路径点'    '到达时间'             '开始服务时间'          '结束时间'        

    [    0]    [               6]    [               6]    [               6]

    [    2]    [7.69516960803337]    [7.69516960803337]    [7.84516960803337]

    [   14]    [ 8.5990926810322]    [ 8.5990926810322]    [ 8.6490926810322]

    [   10]    [ 9.3660306141896]    [ 9.3660306141896]    [9.39936394752293]

    [    0]    [10.5395393726221]    [10.5395393726221]    [10.5395393726221]

第4辆车的路径

route1 =

     0    11    17    12     0

loadline =

     0     0    20

    20    20    13

    13    13     9

     9     9     0

     0     0     0

运行时间表

outcell01 =

    '路径点'    '到达时间'             '开始服务时间'          '结束时间'        

    [    0]    [               6]    [               6]    [               6]

    [   11]    [7.30384048104053]    [7.30384048104053]    [ 7.4205071477072]

    [   17]    [8.76065639312727]    [8.76065639312727]    [8.82732305979394]

    [   12]    [9.28775763712279]    [9.28775763712279]    [9.43775763712279]

    [    0]    [10.3432961509365]    [10.3432961509365]    [10.3432961509365]

第5辆车的路径

route1 =

     0    15     9    16     0

loadline =

     0     0    10

    10    10     9

     9     9     7

     7     7     0

     0     0     0

运行时间表

outcell01 =

    '路径点'    '到达时间'             '开始服务时间'          '结束时间'        

    [    0]    [               6]    [               6]    [               6]

    [   15]    [6.41182520563948]    [6.41182520563948]    [6.42849187230615]

    [    9]    [7.97626446542181]    [7.97626446542181]    [8.00959779875515]

    [   16]    [9.66670370967334]    [9.66670370967334]    [   9.78337037634]

    [    0]    [10.5044806314328]    [10.5044806314328]    [10.5044806314328]

第6辆车的路径

route1 =

     0     3    18     6     0

loadline =

     0     0    19

    19    19     9

     9     9     2

     2     2     0

     0     0     0

运行时间表

outcell01 =

    '路径点'    '到达时间'             '开始服务时间'          '结束时间'        

    [    0]    [               6]    [               6]    [               6]

    [    3]    [7.79477018027379]    [7.79477018027379]    [7.96143684694045]

    [   18]    [8.52782893728071]    [8.52782893728071]    [8.64449560394737]

    [    6]    [10.0046426548209]    [10.0046426548209]    [10.0379759881543]

    [    0]    [10.7979759881543]    [10.7979759881543]    [10.7979759881543]

第7辆车的路径

route1 =

     0    13    19     0

loadline =

     0     0    13

    13    13     4

     4     4     0

     0     0     0

运行时间表

outcell01 =

    '路径点'    '到达时间'             '开始服务时间'          '结束时间'        

    [    0]    [               6]    [               6]    [               6]

    [   13]    [            6.78]    [            6.78]    [            6.93]

    [   19]    [7.54741396161733]    [7.54741396161733]    [7.61408062828399]

    [    0]    [9.01122056400983]    [9.01122056400983]    [9.01122056400983]

punish_early =

     0

punish_late =

     0

outcell =

    '节点编号'    '达到时间'             '离开时间'        

    [      1]    [               0]    [               0]

    [      2]    [7.69516960803337]    [7.84516960803337]

    [      3]    [7.79477018027379]    [7.96143684694045]

    [      4]    [               0]    [               0]

    [      5]    [8.76875423250241]    [8.81875423250241]

    [      6]    [10.0046426548209]    [10.0379759881543]

    [      7]    [7.88403821617291]    [7.96737154950624]

    [      8]    [9.21139727271296]    [9.34473060604629]

    [      9]    [7.97626446542181]    [8.00959779875515]

    [     10]    [ 9.3660306141896]    [9.39936394752293]

    [     11]    [7.30384048104053]    [ 7.4205071477072]

    [     12]    [9.28775763712279]    [9.43775763712279]

    [     13]    [            6.78]    [            6.93]

    [     14]    [ 8.5990926810322]    [ 8.6490926810322]

    [     15]    [6.41182520563948]    [6.42849187230615]

    [     16]    [9.66670370967334]    [   9.78337037634]

    [     17]    [8.76065639312727]    [8.82732305979394]

    [     18]    [8.52782893728071]    [8.64449560394737]

    [     19]    [7.54741396161733]    [7.61408062828399]

    [     20]    [10.1859202398388]    [10.2692535731722]

>>

结论

本文提出了一种基于遗传算法的方法,用于解决具有硬时间窗约束的可不配送VRPTW问题。实验结果表明,该方法能够有效地优化路径规划,从而达到效用的最大化。未来的研究可以探索其他启发式算法或改进遗传算法的操作符,以进一步提高问题求解效果。

参考文献:

[1] Goldberg, D. E. (1989). Genetic algorithms in search, optimization, and machine learning. Addison-Wesley.

[2] Braysy, O., & Gendreau, M. (2005). Vehicle routing problem with time windows, part I: Route construction and local search algorithms. Transportation Science, 39(1), 104-118.

程序运行时间(s)

runtime201 =

          36.6331173795092

遗传算法优化得到的最优目标函数

ans =

          4561.10885596154

遗传算法优化得到的最优染色体

bestChrom =

  1 至 25 列

     0     1     1     0     1     1     1     0     1     1     1     1     1     1     1     1     1     1     1     1    10    14     2    20     3

  26 至 40 列

    18     6     1    15     4     9     8    12    16    17    11     5     7    19    13

显示各个路径(遗传算法)

第1辆车的路径

route1 =

     0    10    14     2    20     0

loadline =

     0     0    19

    19    19    17

    17    17    14

    14    14     5

     5     5     0

     0     0     0

运行时间表

outcell01 =

    '路径点'    '到达时间'             '开始服务时间'          '结束时间'        

    [    0]    [               6]    [               6]    [               6]

    [   10]    [7.14017542509914]    [7.14017542509914]    [7.17350875843247]

    [   14]    [7.89044669158987]    [7.89044669158987]    [7.94044669158987]

    [    2]    [ 8.6943697645887]    [ 8.6943697645887]    [ 8.8443697645887]

    [   20]    [9.31255776101749]    [9.31255776101749]    [9.39589109435082]

    [    0]    [10.8408824438059]    [10.8408824438059]    [10.8408824438059]

第2辆车的路径

route1 =

     0     3    18     6    15     0

loadline =

     0     0    20

    20    20    10

    10    10     3

     3     3     1

     1     1     0

     0     0     0

运行时间表

outcell01 =

    '路径点'    '到达时间'             '开始服务时间'          '结束时间'        

    [    0]    [               6]    [               6]    [               6]

    [    3]    [7.79477018027379]    [7.79477018027379]    [7.96143684694045]

    [   18]    [8.52782893728071]    [8.52782893728071]    [8.64449560394737]

    [    6]    [10.0046426548209]    [10.0046426548209]    [10.0379759881543]

    [   15]    [10.4851895836542]    [10.4851895836542]    [10.5018562503209]

    [    0]    [10.9136814559604]    [10.9136814559604]    [10.9136814559604]

第3辆车的路径

route1 =

     0     9    12    16     0

loadline =

     0     0    18

    18    18    16

    16    16     7

     7     7     0

     0     0     0

运行时间表

outcell01 =

    '路径点'    '到达时间'             '开始服务时间'          '结束时间'        

    [    0]    [               6]    [               6]    [               6]

    [    9]    [7.92093727122985]    [7.92093727122985]    [7.95427060456319]

    [   12]    [9.38605271089082]    [9.38605271089082]    [9.53605271089082]

    [   16]    [9.79682080709893]    [9.79682080709893]    [ 9.9134874737656]

    [    0]    [10.6345977288584]    [10.6345977288584]    [10.6345977288584]

第4辆车的路径

route1 =

     0    17    11     0

loadline =

     0     0    11

    11    11     7

     7     7     0

     0     0     0

运行时间表

outcell01 =

    '路径点'    '到达时间'             '开始服务时间'          '结束时间'        

    [    0]    [               6]    [               6]    [               6]

    [   17]    [7.25538838611802]    [7.25538838611802]    [7.32205505278468]

    [   11]    [8.66220429820476]    [8.66220429820476]    [8.77887096487143]

    [    0]    [ 10.082711445912]    [ 10.082711445912]    [ 10.082711445912]

第5辆车的路径

route1 =

     0     5     0

loadline =

     0     0     3

     3     3     0

     0     0     0

运行时间表

outcell01 =

    '路径点'    '到达时间'             '开始服务时间'          '结束时间'        

    [    0]    [               6]    [               6]    [               6]

    [    5]    [8.76875423250241]    [8.76875423250241]    [8.81875423250241]

    [    0]    [11.5875084650048]    [11.5875084650048]    [11.5875084650048]

第6辆车的路径

route1 =

     0     7    19    13     0

loadline =

     0     0    18

    18    18    13

    13    13     9

     9     9     0

     0     0     0

运行时间表

outcell01 =

    '路径点'    '到达时间'             '开始服务时间'          '结束时间'        

    [    0]    [               6]    [               6]    [               6]

    [    7]    [7.88403821617291]    [7.88403821617291]    [7.96737154950624]

    [   19]    [8.58769404627708]    [8.58769404627708]    [8.65436071294374]

    [   13]    [9.27177467456107]    [9.27177467456107]    [9.42177467456107]

    [    0]    [10.2017746745611]    [10.2017746745611]    [10.2017746745611]

punish_early =

     0

punish_late =

     0

outcell =

    '节点编号'    '达到时间'             '离开时间'        

    [      1]    [               0]    [               0]

    [      2]    [ 8.6943697645887]    [ 8.8443697645887]

    [      3]    [7.79477018027379]    [7.96143684694045]

    [      4]    [               0]    [               0]

    [      5]    [8.76875423250241]    [8.81875423250241]

    [      6]    [10.0046426548209]    [10.0379759881543]

    [      7]    [7.88403821617291]    [7.96737154950624]

    [      8]    [               0]    [               0]

    [      9]    [7.92093727122985]    [7.95427060456319]

    [     10]    [7.14017542509914]    [7.17350875843247]

    [     11]    [8.66220429820476]    [8.77887096487143]

    [     12]    [9.38605271089082]    [9.53605271089082]

    [     13]    [9.27177467456107]    [9.42177467456107]

    [     14]    [7.89044669158987]    [7.94044669158987]

    [     15]    [10.4851895836542]    [10.5018562503209]

    [     16]    [9.79682080709893]    [ 9.9134874737656]

    [     17]    [7.25538838611802]    [7.32205505278468]

    [     18]    [8.52782893728071]    [8.64449560394737]

    [     19]    [8.58769404627708]    [8.65436071294374]

    [     20]    [9.31255776101749]    [9.39589109435082]

>>

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/1418815.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

【Shell实战案例面试题】输入网卡的名字,来输出网卡的IP

1.问题 参数后判断要加"" 名字为空时显示ip 2.分析 把本机的所有网卡名列出来,来引导用户输入 使用命令列出所有网卡信:ifconfig/ip a 设计一个函数,把网卡名作为参数,函数返回网卡的IP 在获取某个网卡IP时,考虑网…

Redis面试(三)

1.Redis报内存不足怎么处理 Redis内存不足的集中处理方式: 修改配置文件redis.cof的maxmemory参数,增加Redis的可用内存通过命令修改set maxmemory动态设置内存上限修改内存淘汰策略,及时释放内存使用Redis集群,及时进行扩容 2…

基于springboot的美发管理系统

文章目录 项目介绍主要功能截图:部分代码展示设计总结项目获取方式 🍅 作者主页:超级无敌暴龙战士塔塔开 🍅 简介:Java领域优质创作者🏆、 简历模板、学习资料、面试题库【关注我,都给你】 &…

让Unity迭代器性能提升5倍

最近在研究Unity il2cpp的代码生成和编译优化,结合之前遇到过的一个优化案例,给大家讲讲在Unity中迭代器相关代码生成的底层原理,以及在写代码过程中需要注意的一些特殊情况。 案例 首先我们来看一个非常简单的案例,代码如下&am…

3338 蓝桥杯 wyz的数组IV 简单

3338 蓝桥杯 wyz的数组IV 简单 //C风格解法1&#xff0c;通过率50% #include<bits/stdc.h>int main(){std::ios::sync_with_stdio(false);std::cin.tie(nullptr);std::cout.tie(nullptr);int n; std::cin >> n;int ans 0;std::vector<int>a(n);for(auto &am…

Docker本地部署APITable结合内网穿透实现公网访问

文章目录 前言1. 部署APITable2. cpolar的安装和注册3. 配置APITable公网访问地址4. 固定APITable公网地址 前言 vika维格表作为新一代数据生产力平台&#xff0c;是一款面向 API 的智能多维表格。它将复杂的可视化数据库、电子表格、实时在线协同、低代码开发技术四合为一&am…

【C语言】socket编程接收问题

一、recv()函数接收到的返回值为0表示对端已经关闭 在TCP套接字编程中&#xff0c;通过recv()函数接收到的返回值为0通常表示对端已经关闭了套接字的发送部分。这是因为TCP是一个基于连接的协议&#xff0c;其中有定义明确的连接建立和终止流程&#xff1b;当对端调用close()或…

C语言指针进阶(1)(超详细)

前言&#xff1a; 指针其实就是地址&#xff0c;而凡是存储在内存中的值都会有属于自己的地址&#xff0c;指针指向地址&#xff0c;这样我们就能通过指针间接操作变量。我们在指针初阶中介绍了指针的基本概念&#xff1a;如指针大小、野指针问题、指针间的关系运算等&#xff…

Hugging Face创始人分享:企业如何在ChatGPT浪潮下实现战略布局

Hugging Face创始人兼首席执行官 Clem Delangue在IBM一年一度的 THINK大会中研讨了当前人工智能发展趋势&#xff0c;特别是ChatGPT模型以及其对行业的影响。他的演讲还涉及到一个关键的议题&#xff0c;在ChatGPT这样的通用模型出现后&#xff0c;企业如何在人工智能领域找到自…

自定义vue通用左侧菜单组件(未完善版本)

使用到的技术: vue3、pinia、view-ui-plus 实现的功能: 传入一个菜单数组数据,自动生成一个左侧菜单栏。菜单栏可以添加、删除、展开、重命名,拖动插入位置等。 效果预览: 代码: c-menu-wrap.vue <template><div class="main-container">&l…

【嵌入式学习】C++QT-Day3-C++基础

笔记 见我的博客&#xff1a;https://lingjun.life/wiki/EmbeddedNote/19Cpp 作业 设计一个Per类&#xff0c;类中包含私有成员:姓名、年龄、指针成员身高、体重&#xff0c;再设计一个Stu类&#xff0c;类中包含私有成员:成绩、Per类对象p1&#xff0c;设计这两个类的构造函…

当包容结构体遇见灵活的内存管理

&#x1f308;个人主页&#xff1a;小田爱学编程 &#x1f525; 系列专栏&#xff1a;c语言从基础到进阶 &#x1f3c6;&#x1f3c6;关注博主&#xff0c;随时获取更多关于c语言的优质内容&#xff01;&#x1f3c6;&#x1f3c6; &#x1f600;欢迎来到小田代码世界~ &#x…

课时7:shell基础_shell简介

1.3.1 shell简介 学习目标 这一节&#xff0c;我们从 运维、shell语言、小结 三个方面来学习。 运维 简介 运维是什么&#xff1f;所谓的运维&#xff0c;其实就是公司的内部项目当中的一个技术岗位而已&#xff0c;它主要做的是项目的维护性工作。它所涉及的内容范围非常…

方法、数组

方法 是语句的集合&#xff0c;在一起执行一个功能 它是解决一类问题的步骤的有序集合 包含于类或对象中 在程序中创建&#xff0c;在其他地方被引用 设计方法的原则&#xff1a;方法的本意是功能块&#xff0c;就是实现某一个功能的语句块的集合。设计时&#xff0c;最好保持…

基于go mod模式创建项目最佳实践

希望能带给你成功的喜悦&#xff01; 除go get、vendor这两种方式外&#xff0c;Go版本在1.11之后推出了go module模式来管理依赖&#xff0c;使用go mod时下载的依赖文件在$GOPATH/pkg/mod/下。本文以两种办法介绍如何创建go mod项目。 目录 goland开启玩法 本地手动创建项目…

###C语言程序设计-----C语言学习(6)#

前言&#xff1a;感谢老铁的浏览&#xff0c;希望老铁可以一键三连加个关注&#xff0c;您的支持和鼓励是我前进的动力&#xff0c;后续会分享更多学习编程的内容。 一. 主干知识的学习 1. while语句 除了for语句以外&#xff0c;while语句也用于实现循环&#xff0c;而且它…

shell脚本自动化备份网络设备配置教程

由于局域网内存在多台网络设备&#xff0c;如防火墙、路由器、交换机等&#xff0c;数量众多&#xff0c;且品牌不同&#xff0c;手工备份配置需要相当长的时间&#xff0c;现需要实现自动化导出备份配置。 经查询&#xff0c;该局域网内存在华为及阿尔卡特两种品牌&#xff0…

Android Studio 下载安装配置使用入门【2024年最新】

前言&#xff1a; Android Studio 是谷歌官方提供的主要集成开发环境&#xff08;IDE&#xff09;&#xff0c;专为 Android 平台应用开发而设计。它基于 JetBrains 的 IntelliJ IDEA 软件&#xff0c;并在此基础上增加了大量针对 Android 开发的定制功能。Android Studio 通过…

CMake 完整入门教程(一)

1 前言 每一次学习新东西都是很有乐趣的&#xff0c;虽然刚开始会花费时间用来学习&#xff0c;但是实践证明&#xff0c;虽然学习新东西可能会花费一些时间&#xff0c;但是它们带来的好处会远远超过这些花费的时间。学习新东西是值得的&#xff0c;也是很有乐趣的。 网络上…

C语言二维数组的使用案列,来自C语言程序设计第五版本

感谢关注我的123个小伙伴&#xff0c;我会给大家带来更多的知识&#xff0c;但是C语言的学习&#xff0c;我准备今天学了这个月暂时停止更新了&#xff0c;下个月一号砸门又见面&#xff0c;休息两天弄其它的事情&#xff0c;也好几天没有看论文了。 二维数组的创建比较简单&am…