分散搜索算法研究进展

分散搜索是进化计算领域一种新兴有效的计算技术,近几年受到学术界和工程界的广泛关注.分散搜索采用基于种群的全局搜索策略,较少地利用搜索过程的随机性,注重于采用一系列系统性方法来构建新解,提高搜索的集中生和多样性.阐述和剖析了分散搜索的基本原理和常用流程.在此基础上,对算法框架中的参考集更新方法、子集合并方法和内存策略等重要机制进行了比较系统地深入分析.重点探讨了分散搜索在多目标优化、连续优化以及混合优化等复杂环境下的研究.论述了分散搜索在物流与供应链、生产管理和图像处理等领域的典型应用情况并展望了分散搜索的发展前景.     

一种求解阻塞流水车间调度问题的分散变邻域搜索算法

针对带有阻塞(blocking)限制的流水车间调度问题,将分散搜索与变邻域搜索结合起来,提出了分散变邻域搜索算法。在算法中提出了基于工件块的复合邻域及其搜索方法,该邻域的规模可以根据工件块的大小动态变化,从而实现局域搜索与广域搜索的平衡。此外,提出用分散搜索的参考集来存储算法搜索过程中得到的质量与分散性较好的解,每次迭代过程中变邻域搜索的初始解均从该集合中产生。使用标准测试问题对所提出的混合算法进行了测试,并与已有文献中的较好算法进行了比较,结果验证了所提出的分散变邻域搜索算法的有效性。     

求解多车场车辆路径问题的分散搜索算法

提出了一种求解多车场车辆路径问题(Multi-depot Vehicle Routing Problem,MDVRP)的分散搜索算法(Scatter Search,SS).该算法基于顾客信息进行编码,采用扫描算法(Sweep algorithm)与最优划分过程产生待选解集;通过启发式规则选择不同解包含的弧来生成新解;并由2-交换、2-交换*及最坏移出-预测插入启发式三种局部搜索策略构成迭代下降算法对解进行改进.通过采用文献中随机生成的小规模数据及MDVRP的Benchmark问题对算法进行测试,验证了算法的有效性.     

分散搜索算法求解带货物权重的车辆路径问题

研究了由一个分销中心、多个零售商组成的分销网络中运输单产品考虑货物权重的车辆路径问题(weighted vehicle routing problem,WVRP).问题的目标是设计合理的路线最小化由于行驶距离,运输载重量及使用车辆而产生的总费用.针对问题的特点,设计了求解WVRP问题的分散搜索算法(scatter search algo-rithm,SS),该算法基于客户进行编码,以基于最优划分过程的随机初始化作为多样性产生方法,通过对不同解包括的弧组合来生成新解,并用最近邻法对解进行改进.分别采用了随机数据与标准数据对算法进行测试,并与其他求解该问题的算法进行了比较,说明了算法的有效性.     

一种多无人机协同优先覆盖搜索算法

针对应急救援行动中存在的受灾区域大、重点区域分布不均匀、救援时间有限等问题,提出一种多UAV协同区域优先覆盖搜索算法。对搜索区域进行离散栅格化处理,根据灾情预估信息对搜索区域中的每个网格进行概率标记;通过K-means++聚类算法将搜索区域划分成大小相似、个数与UAV数量相等的子区域,依据聚类中心确定每个子区域的搜索起点,使多架UAV分区协同搜索整个区域;根据网格概率和当前距离之间的平衡关系计算出每个网格的分数,改进贪心算法,以此分数为基准在子区域中进行优先搜索和减少重复路径,引入A*算法解决网格分数冗余问题。仿真结果表明：所提算法在保证优先搜索的同时缩短了路径长度和搜索时间,为应急救援中的搜索难题提供了一种有效的解决办法。     

多UAV协同区域覆盖搜索研究

针对多无人机协同区域覆盖搜索问题,为降低问题求解的复杂度,将其分解为多UAV任务区域分配和完全覆盖路径规划两个子问题,对子问题分别优化求解。建立了无人机任务执行代价模型,采用分层模糊推理求解无人机的性能评估指数,根据性能评估指数采用基于面积的区域分割方法实现多无人机搜索任务区域的分配。分析了无人机实现区域内覆盖搜索的最优路径问题,给出了在特定多边形区域下最小代价的搜索模式和搜索路径。仿真实验结果验证了所给方法的有效性。     

占线顶点覆盖问题的结构性下界

在实际 顶点覆盖选址过程中,经常会遇到如下的情形:在需要服务的边的个数未知的前提下,决策者需要决定在哪里建立初始的设施(或设施集),同时还要求,当新的设施建立后,前面已经建立的设施不能被删除.以往一般建立的模型和算法都是针对静态选址而言的,这里需要的是满足上述约束的动态选址模型.考虑了占线顶点覆盖问题,给出了一个不需要任何复杂性假设条件下的结构性的下界结果,并通过对一个限制性条件下的占线顶点覆盖问题给出算法并证明竞争性能比结果说明了所作的下界分析是紧的,同时证明了所给出的算法在非多项式时间内是最优的.     

分散搜索算法求解基于小流向平衡的合同计划问题

建立了基于小流向平衡的钢厂合同计划的整数规划模型,模型以提前/拖期惩罚、小流向平衡惩罚、合同取消惩罚总惩罚最小为目标;根据模型特点,构造了分散搜索(SS)算法进行求解,并针对非可行解设计了启发式修复策略。为了检验算法的效率与效果,同时采用了遗传算法对模型进行求解,并用某企业的实际合同数据进行实验,对比分析了两种算法的结果,验证了模型和SS算法的有效性;另外,仿真实验也对参数设置进行分析,确定了适合本问题的最佳参数组合。     

求解多车型车辆路径问题的变邻域搜索算法

多车型车辆路径问题（FSMVRP）是车辆类型不同的车辆路径问题（VRP）,基于变邻域搜索,提出一种启发式算法VNS_FSM求解FSMVRP。该算法设计了实现变邻域搜索中的＂抖动＂和局部优化过程的邻域结构组合,同时,还提出了一种新的车型调整策略。在通用的基准测试问题的实验验证了VNS_FSM算法的有效性,并给出问题G_07-G_12的正确解。实验结果表明,VNS_FSM算法能够获得大多数测试问题的已知最好解。与已有算法相比,VNS_FSM算法性能相当或更优。     

多车场带货物权重车辆路径问题邻域搜索算法

带货物权重车辆路径规划问题(weighted vehicle routing problem, WVRP)将车辆载重和行驶距离引入目标函数,在生鲜食品和危险品运输以及应急物资配送中有重要意义.在WVRP的基础上,提出了多车场带货物权重车辆路径规划问题(multi-depot weighted vehicle routing problem, MDWVRP),建立了该问题的数学模型,设计了一种简单高效的多起点迭代式邻域搜索算法(multi-start iterated local search, MSILS).为避免搜索过程陷入局部最优, MSILS引入了扰动机制.基于33个公开标准案例对MSILS算法进行了测试.通过与已有文献中的方法进行比较,从求解质量,运行时间和稳定性等三个维度验证MSILS算法的优势.     

航空公司选择枢纽机场的鲁棒优化方法

航空公司构建自己的中枢辐射航线网络，可以事先对n个备选机场作为枢纽机场能够带来的效益值分别作出预测，然后从中选择p个（p给定）效益值最大的机场作为自己的枢纽机场。由于事物未来发展的不确定性，对于效益值的分析预测，往往与实际情景有较大的偏差。为了规避风险，一种比较稳妥的方法是对该效益值可能的范围（概率分布未知）做出预估，再从中选择p个枢纽。利用鲁棒优化的方法对这样的问题进行解决，并将已有的鲁棒优化算法复杂性O（（min{p，n-p））^2n）加以改进，在原算法的基础上将算法复杂性减弱到O（（min{p，n-p）n），给出了解决这个问题的一种多项式算法。     

Scatter search算法求解无能力约束生产批量计划问题

多级生产批量计划(multilevel lot-sizing,MLLS)问题是物料需求计划(material requirements planning,MRP)系统中的关键问题已被证明是NP难问题.Scatter search(SS)算法是一种亚启发式算法,其应用范围已涉及优化领域中的许多NP难问题.扩展了SS算法的应用范围,采用结合变异算子的混合SS算法ybrid scatter search,HSS)对具有小规模和中规模的装配结构无能力约束MLLS问题进行了求解.仿真实验表明HSS算法能够有效地求解MLLS问题,其求解结果明显优于遗传算法的求解结果.     

随机价格条件下的产业选址双层规划模型及其禁忌算法

对产业选址问题进行了描述,提出一类带有价格随机参数的产业选址双层规划模型.根据该模型的特点转化为确定性的双层规划问题, 并且设计优化该问题的禁忌算法.算法基于二进制编码, 设计三种邻域,在邻域操作中控制选址数量约束, 采用惩罚函数处理总投资额约束, 提高了禁忌算法的优化效率和优化效果.描述产业选址问题双层规划模型的构建过程, 介绍算法的原理, 给出具有代表性算例试验结果和结果分析.试验结果及其分析表明本文提出的具有随机参数的产业选址问题双层规划模型及其优化算法的有效性.     

APTS下城市公交枢纽调度问题的实用优化方法研究

基于APTS(Advanced Public Transportation System)背景,研究在提供公共交通信息的条件下公交枢纽调度优化问题,从公交车辆运行和出行者行为两方面充分解析公交枢纽广义费用的构成因子．建立模型、设计算法并用算例进行演示。     

基于搜寻理论的企业年金市场进入规制

针对企业年金市场上"机构热,企业冷",考察企业年金市场进入规制的福利效应。建立了一个包含异质企业年金基金管理机构和同质企业年金计划发起企业的搜寻模型展开研究,并通过数值模拟进行定量分析。研究发现,企业年金市场进入规制的福利影响包括信息效应和结构效应。如果规制提供的信息不够准确或者市场足够拥挤,结构效应超过信息效应,企业和职工受损,机构获利;反之,企业和职工获利,但机构获利更大;进入规制的福利分配偏向于机构。政府应该提高进入规制的准确性并提高企业和职工在福利分配中的权重。     

一种求解旅行商问题的交叉禁忌搜索

提出一种改进的禁忌搜索（TS）一交又禁忌搜索（CTS），并用于混合优化问题旅行商问题（TSP）的求解。CTS主要包括集中策略和分散策略，采用选择规律的改变促进移动的混合，集中策略增强了算法的局部搜索能力；分散策略是用于开辟新的搜索空间，在CTS中，采用遗传算法中的交叉算子作为分散策略，优解选择法作为集中策略。CTS、标准TS、带集中裳略的TS和蚁群算法用于求解相同的TSP例子，所用例子都是来自TSPLIB例子库和Fogel路径。求解结果显示了CTS的性能优于其它算法。     

基于活动-出行超网络的交通流分配模型研究综述

传统基于出行的交通流分配模型未考虑个体的出行需求源于参与活动的需要这一内在驱动力,忽视了出行与出行之间的连贯性。基于活动的交通流分配模型能够弥补传统交通流分配模型的缺点,综合考虑活动时间窗、活动地点、活动性质等活动属性对道路交通流时空分布的影响,从而更准确地为城市道路规划、城市规划提供理论指导。围绕现有文献,首先介绍描述出行者活动-出行行为过程的超网络结构模型;然后,评述基于活动-出行超网络的交通流分配模型研究;最后,分别从决策主体、决策内容与决策情境视角探讨未来的研究内容。     

一类人员调配问题的导引式局部搜索算法

描述一类生活实践中常见的可能存在过度约束的人员调配问题．这类问题用传统的分支定界等精确搜索算法求解时比较困难。本文则探讨了一种较新的超启发式搜索方法导引式局部搜索在求解这类过度约束人员调配问题中的应用。与其他常用的超启发式搜索算法如禁忌搜索和模拟退火的比较表明，GLS在此类问题的求解质量、求解速度和算法鲁棒性方面具有较好的综合性能。     

占线中心选址问题竞争比的下界

对占线中心选址问题的竞争比进行了研究。对度量空间占线中心选址问题，本文证明该问题的下界是2-（n-√n^2-3n＋3/n-1），其中n为空间点的个数，该结果要优于已有的结果2-（2/n-1）.对一般空间上的占线中心选址问题，本文证明了竞争比的下界是（（n-2）△＋√（n-2）^2△^2＋4（n-2））/2（n-1）,其中△是所给空间最大的相对距离，并证明一般空间上的占线中心选址问题不存在常数竞争算法。