禁忌搜索算法实现经典VRP问题

Posted fpga&matlab

tags:

篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了禁忌搜索算法实现经典VRP问题相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

1.问题描述:

         人工智能算法解决VRP问题。。

         用禁忌搜寻算法实现VRP问题 或者用启发式算法实现VRP问题 只要不是GA算法 约束任意 只要是VRP问题。

        这里,一开始客服和你说的是禁忌搜寻算法,但是禁忌搜寻算法貌似解决VRP问题不太行,一般只用于解决简单的TSP问题,所以这里我研究了一下,考虑到你不要GA遗传算法,其他算法还有蚁群算法和PSO算法,这里我们使用的是蚁群算法。

2.部分程序:

 

% --- Executes on button press in pushbutton1.
function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbutton1 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
PNUM        = str2num(get(handles.edit1,'String')); 
Ant_Num     = str2num(get(handles.edit2,'String')); 
Itertions   = str2num(get(handles.edit3,'String')); 
Alpha       = str2num(get(handles.edit4,'String')); 
Beta        = str2num(get(handles.edit5,'String')); 
Rho         = str2num(get(handles.edit6,'String')); 
Car_Load    = str2num(get(handles.edit7,'String')); 
Q           = str2num(get(handles.edit8,'String')); 
gama        = str2num(get(handles.edit9,'String')); 
see         = str2num(get(handles.edit10,'String')); 
SEEK1       = str2num(get(handles.edit11,'String')); 
SEEK2       = str2num(get(handles.edit12,'String')); 
rng('default');
rng(SEEK1);
Position    = 100*rand(PNUM,2);
rng(SEEK2);
Times       = 4*rand(PNUM,1);

D         = zeros(PNUM,PNUM);
for i=1:PNUM  
    for j=1:PNUM  
        if i~=j  
           D(i,j) = sqrt((Position(i,1)-Position(j,1))^2+(Position(i,2)-Position(j,2))^2);  
        else  
           D(i,j) = 1e-30;  
        end  
        D(j,i) = D(i,j);  
    end  
end  
U         = zeros(PNUM,PNUM);
for i=1:PNUM  
    for j=1:PNUM  
        if i~=j  
           U(i,j) = D(i,1)+D(j,1)-D(i,j); 
        else  
           U(i,j) = 1e-30; 
        end  
        U(j,i) = U(i,j);  
    end  
end  
Carrier    = 0; 
ED         = 1./D;
Infor_cube = ones(PNUM,PNUM); 
%存储并记录路径的生成  
Infor_Tabu = zeros(Ant_Num,PNUM+20);
COUNT      = 1;  
%各代最佳路线 
Best_Road  = [Itertions,PNUM+20]; 
%各代最佳路线的长度  
Best_Length= inf.*ones(Itertions,1);
Avg_Length = zeros(Itertions,1);

%开始循环
while COUNT<=Itertions
      COUNT
      Infor_Tabu(:,1) = randint(Ant_Num,1,[1,1]); 
      for i=1:Ant_Num 
          VISITDAT  = Infor_Tabu(i,:); 
          VISITDAT  = VISITDAT(VISITDAT>0); 
          VISITDAT_ = setdiff(1:PNUM,VISITDAT); 
          VISIT_Tmp = length(VISITDAT_); 
          j         = 1; 
          while j <= PNUM 
                if ~isempty(VISITDAT_) 
                    for k=1:length(VISITDAT_) 
                        x(k) = (Infor_cube(VISITDAT(end),VISITDAT_(k))^Alpha)*(ED(VISITDAT(end),VISITDAT_(k))^Beta)*(U(VISITDAT(end),VISITDAT_(k))^gama); 
                    end    
                    Weights=rand(1,1); 
                    if Weights < see 
                       Select = find(max(x)); 
                    else 
                       x      = x/(sum(x));  
                       %按累积概论进行判断 
                       Xadd   = cumsum(x);  
                       Select = find(Xadd>=rand); 
                    end 
                    if isempty(Select)==1 
                       Select  = 1; 
                       Carrier = Carrier + Times(Select); 
                    else 
                       Carrier = Carrier + Times(VISITDAT_(Select(1))); 
                    end 
                    if Carrier>Car_Load 
                       Select  = 1; 
                       j       = j-1; 
                       Carrier = 0; 
                       Infor_Tabu(i,length(VISITDAT)+1) = Select(1); 
                    else 
                       Infor_Tabu(i,length(VISITDAT)+1) = VISITDAT_(Select(1));  
                    end
                end
                VISITDAT  = Infor_Tabu(i,:); 
                VISITDAT  = VISITDAT(VISITDAT>0); 
                VISITDAT_ = setdiff(1:PNUM,VISITDAT); 
                x         = []; 
                if VISITDAT(end) ~= 1 
                   Infor_Tabu(i,1:(length(VISITDAT)+1))=[VISITDAT,1]; 
                end 
                j = j + 1; 
          end 
         Carrier=0; 
      end 
      %记录本代各种参数 
      L = zeros(Ant_Num,1);  
      for i=1:Ant_Num  
          Infor_Tabu_tmps = Infor_Tabu(i,:);  
          R  = Infor_Tabu_tmps(Infor_Tabu_tmps>0); 
          for j=1:(length(R)-1) 
              L(i) = L(i) + D(R(j),R(j+1));  
          end
      end
      Best_Length(COUNT) = min(L);  
      pos                = find(L==Best_Length(COUNT));  
      Best_Road(COUNT,1:length(Infor_Tabu(pos(1),:)))=Infor_Tabu(pos(1),:); 
      %最优解进行更新 
      select             = find(Best_Road(COUNT,:)==1); 
      FF                 = []; 
      FF2                 = 0; 
      for I1 = 1:(length(select)-1) 
          Best_Road2    = Best_Road(COUNT,select(I1):select(I1+1)); 
          Best_Road_len = length(Best_Road2); 
          T             = zeros((length(select)-1),1); 
          for I4=1:(Best_Road_len-1) 
              T(I1) = T(I1) + D(Best_Road2(I4),Best_Road2(I4+1)); 
          end 
          for I2 = 2:(Best_Road_len-1) 
              for I3=(I2+1):(Best_Road_len-1) 
                  Best_Road3     = Best_Road2; 
                  Best_Road31    = Best_Road3(I2); 
                  Best_Road32    = Best_Road3(I3); 
                  Best_Road3(I2) = Best_Road32; 
                  Best_Road3(I3) = Best_Road31; 
                  TT             = zeros(1); 
                  for I4=1:(Best_Road_len-1) 
                      TT = TT + D(Best_Road3(I4),Best_Road3(I4+1)); 
                  end 
                  if TT<T(I1) 
                     T(I1)      = TT; 
                     Best_Road2 = Best_Road3; 
                  end
              end
          end
          if I1 >= 2 
             Best_Road2=Best_Road2(2:Best_Road_len); 
          end 
          FF  = [FF,Best_Road2]; 
          FF2 = FF2+T(I1); 
      end 
      Best_Length(COUNT) = FF2; 
      Best_Road(COUNT,1:length(FF)) = FF; 
      FF                 = []; 
      FF2                = 0; 
      Avg_Length(COUNT)  = mean(L);  
      COUNT              = COUNT+1; 
      %更新信息素 
      Delta_Infor        = zeros(PNUM,PNUM);  
      for i=1:Ant_Num  
          Infor_Tabu_tmps = Infor_Tabu(i,:);  
          R               = Infor_Tabu_tmps(Infor_Tabu_tmps>0); 
          for j=1:(length(R)-1)  
              Delta_Infor(R(j),R(j+1))=Delta_Infor(R(j),R(j+1))+Q/L(i);  
          end
      end
      Infor_cube = (1-Rho).*Infor_cube+Delta_Infor; 
      %禁忌表清零  
      Infor_Tabu = zeros(Ant_Num,PNUM);  
      Carrier    = 0; 
end 
 
Pos         = find(Best_Length==min(Best_Length));  
best_route  = Best_Road(Pos(1),:); 
best_length = Best_Length(Pos(1)); 
best_route  = best_route(best_route>0); 

best_route 
best_length 

axes(handles.axes1); 
plot([Position(best_route,1)],[Position(best_route,2)],'ro'); 
axis square;

axes(handles.axes2);
plot([Position(best_route,1)],[Position(best_route,2)],'rs'); 
hold on
plot([Position(best_route,1)],[Position(best_route,2)],'b-'); 
axis square;

axes(handles.axes3);
plot(Best_Length,'b-o');  
hold on  
plot(Avg_Length,'r-o');  
grid on;
legend('最短距离','平均距离');
 

3.仿真结论:

A06-12

以上是关于禁忌搜索算法实现经典VRP问题的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

VRP问题基于禁忌搜索求解带时间窗的TWVRP问题

VRP问题基于禁忌搜索求解带软时间窗的车辆路径规划TWVRP问题

禁忌搜索算法求解带时间窗的车辆路径问题原理讲解

禁忌搜索算法原理步骤matlab实现算例及相关代码

禁忌搜索算法原理步骤matlab实现算例及相关代码

禁忌搜索算法原理步骤matlab实现算例及相关代码