车辆路径问题(VRP )两种简单算法VRP问题说明:假设在一个供需关系系统中,车辆从来源接收商品,并配送到对应的几个配送点。 车辆有最大载重量,配送可能有时间限制。 必须合理安排提货时间,组织合适的行驶路线,满足用户需求,同时将某个成本函数降到最低。 例如,总工作时间最小,路径最短等。
可见TSP问题是VRP问题的一种简单特殊的形式。 因此,VRP也是NP hard问题。
目前解决这类问题的方法有多种,主要以启发式算法为主。 包括退火算法、遗传算法、蚁群算法、禁忌算法等,本文介绍两种比较简单的算法: C-W节约算法和遗传算法。
C-W节约算法:基本思想是将各点分别连接到源上,构成只包括一个配送点的几条路线,总费用为两倍原点到各点的距离费用; 接下来,计算将点I和点j连接到一个线路上的费用削减值:
s(I,j )=coiCIOcojcjo(coicijcjo )=Coi Coj Cij
具体步骤:
)1)计算节约值s ) I,j ),按从大到小排序
)2)考虑表中最大元素smax(I,j ),对应点I和j,按条件操作。
1.I和j都不在构成线路上时,得到线路o – i -j -o,转移到(3)
2.I或j在已经构成的线路上,不是内点0 – i -o时,可以进入(3)
3.I和j在已组成的不同路线上,且均不是内点时,连接得到路线,(3)
4.I和j在已经构成的同一线路上的情况下,不连接而转移到(3)
)3)删除第I行和第j列。 也就是说,I分不能去其他点,j分也不能从其他店到达
)4)所有元素被剔除后,得到完整的线路,算法结束; 否则,在未画出的元素中选择最大的元素,前进到(2)。 遗传算法(GA ) :
基本思路是种群模仿生物遗传进化,通过基因交叉、突变产生子代,形成新种群后,根据种群每个个体的适应值,淘汰成本较高的个体,其余个体继续繁殖。 VRP问题的具体步骤如下。
)设置种群大小,设置繁殖代数,对所有交付点进行编号,每个个体对应于所有交付点的一个顺序,初始化初始种群得到;
)通过交叉、变异操作形成子代,与原母代形成新种群
)3)根据载重量限制,确定何时回货源领取商品,结合成本标准,计算种群中每个个体的适应值;
)4)根据适应值,淘汰成本较高的亲子,其余个体形成新种群,繁殖代数增加1。
)繁殖代数达到)1)设定的初始值时,停止繁殖,返回成本最小的个体,即最佳配送顺序。 否则,返回(2)。
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基本思路是种群模仿生物遗传进化,通过基因交叉、突变产生子代,形成新种群后,根据种群每个个体的适应值,淘汰成本较高的个体,其余个体继续繁殖。 VRP问题的具体步骤如下。
)设置种群大小,设置繁殖代数,对所有交付点进行编号,每个个体对应于所有交付点的一个顺序,初始化初始种群得到;
)通过交叉、变异操作形成子代,与原母代形成新种群
)3)根据载重量限制,确定何时回货源领取商品,结合成本标准,计算种群中每个个体的适应值;
)4)根据适应值,淘汰成本较高的亲子,其余个体形成新种群,繁殖代数增加1。
)繁殖代数达到)1)设定的初始值时,停止繁殖,返回成本最小的个体,即最佳配送顺序。 否则,返回(2)。