一个改进的变邻域搜索方法求解k-card问题

本文将变邻域搜索算法应用到k-card问题求解中,重新定义了一种邻域结构,改进了算法,使得邻域内可行解的搜索速度得以加快,并提高了近似解的质量。对几个实际问题进行了数值实验,并与现有邻域结构的变邻域搜索算法进行了对比,实验结果证明了改进变邻域搜索算法对k-card问题的有效性。     

基于文化基因算法的集成工艺规划与调度研究

建立了与工艺规划集成的调度问题的数学模型.以最大完工时间为目标,设计一种混合文化基因算法求解该问题.在提出算法中,设计了新型编码和主动解码方案,使用变邻域搜索(VNS)算法进行局部搜索,引入了高效的邻域结构以强化算法的局部搜索能力,并提出了一种个体扰动方法,以避免群体多样性趋于单一,使得提出算法在分散搜索和集中搜索之间达到更合理的平衡.为测试算法的性能,对现有的基准问题进行了测试,有21个实例达到了下界或得到改进,成为当前新的最优解.对比已有的最优结果可见:提出的算法可高效地求解工艺规划与车间调度集成问题且优于其他算法.     

基于混合变邻域遗传算法的柔性车间调度研究

针对柔性作业车间调度的问题，以最大完工时间为目标建立数学模型，提出一种混合变邻域遗传算法。采用三种初始化方法保证初始解的质量，用遗传算法进行初步搜索，将搜索的结果通过迭代贪婪策略进一步搜索，以提高解的质量，再对关键路径进行邻域搜索，设计“跨机器工序搜索邻域”、“同机器工序搜索邻域”、“次优工序搜索邻域”三种邻域结构，加强局部搜索能力。引入迭代贪婪策略和改进的邻域结构可显著提高算法的稳定性与迭代速度。通过对国际通用的柔性作业车间调度基准算例进行测试，实验结果表明所提改进算法能够有效求解柔性作业车间调度问题。     

一种解决有限缓冲区流水车间调度问题的复合启发式算法

针对以最大完工时间为目标的有限缓冲区流水车间调度问题,提出了一种新的复合启发式算法.算法设计中首先使用PF-NEH算法进行解空间的搜索,并采用基于插入邻域和交换邻域的可变邻域搜索算法来增强局部搜索.仿真实验表明,该算法具有高效性和优越性.     

深度混合型邻域搜索模型求解CVRP问题

邻域搜索算法的关键是邻域结构的选择,但每次迭代搜索的时间较长,缺少在解空间内自主搜索的能力.利用深度强化学习（DRL）模型对邻域搜索算法进行改进,设计了一个新的深度混合型邻域搜索（DHNS）模型来求解带容量的车辆路径问题（CVRP）.首先,利用贪婪算法为DRL模型提供初始解;其次,采用指针网络以及Transformer混合编码,利用不同网络的优势,深层次地提取节点特征信息;最后,将修复算子的修复过程转至DHNS模型,自动完成邻域搜索修复解的过程,扩大解空间的自主搜索能力.同时,针对混合编码中复杂传输机制以及解码输出误导性信息的问题,进一步在编码和解码过程中添加AOA (Attention on Attention)机制. AOA负责筛选有价值的信息,过滤不相关或误导性信息,有效刻画了注意力结果和查询之间的相关性,并对节点间的关系进行建模.实验结果表明,DHNS模型在100规模CVRP的优化效果上,优于现有DRL模型和部分传统算法.采用CVRPlib数据集中的算例对该算法的效能进行验证,结果表明,采用DHNS模型能够极大地提升路径问题的优化效能.     

含时间窗的司售员调度模型及多邻域结构设计

形式化定义了司售员调度中的关键因素:车辆运营工作、调度方案、劳动法规和调度目标,建立了一个能够准确反映实际问题的模型.设计出能够有效处理时间窗的多邻域结构,为应用基于邻域搜索的各种算法求解该模型奠定了基础.最后将其应用于基于禁忌搜索的构造式方法——启发式自动司售员调度(HACS)中.实验表明:应用该模型及多领域结构改进了HACS,有效解决了含时间窗的司售员调度问题并得到更优解,对大规模问题,解的改进更加明显.     

一种利用不可行解的贝叶斯网学习算法

现有的基于打分搜索的贝叶斯网学习方法都是利用满足有向无环图的可行解进行学习.在搜索过程中遇到不可行解时,这类算法简单地去除不可行解或将不可行解转化为可行解.然而,有的不可行解中往往蕴含着有价值的信息.本文提出一种新的贝叶斯网学习方法ISEC,同时利用可行解和不可行解学习贝叶斯网络,并提出针对不可行解的选择策略,在学习过程中可以有效地利用不可行解中的有用信息.实验结果表明,ISEC能够比仅利用可行解的方法更快地学习到更优的贝叶斯网.     

一种利用不可行解的贝叶斯网学习算

现有的基于打分搜索的贝叶斯网学习方法都是利用满足有向无环图的可行解进行学习.在搜索过程中遇到不可行解时,这类算法简单地去除不可行解或将不可行解转化为可行解.然而,有的不可行解中往往蕴含着有价值的信息.本文提出一种新的贝叶斯网学习方法ISEC,同时利用可行解和不可行解学习贝叶斯网络,并提出针对不可行解的选择策略,在学习过程中可以有效地利用不可行解中的有用信息.实验结果表明,ISEC能够比仅利用可行解的方法更快地学习到更优的贝叶斯网.     

混合候鸟迁徙优化算法求解柔性作业车间调度问题

将基本候鸟迁徙优化(Migrating birds optimization, MBO)算法与变邻域搜索策略相结合,提出了一种混合候鸟迁徙优化(Hybrid migrating birds optimization, HMBO)算法求解以最小化最大完工时间为目标的柔性作业车间调度问题(Flexible job shop scheduling problem, FJSP).首先,给出了两段式编码/解码方式.为了保证初始解的质量和多样性,设计了一种两阶段种群初始化方法;其次,引入了一种个体重置机制,以避免算法陷入局部最优解.根据FJSP问题的特点,采用3种邻域结构用于构造个体邻域解,并以此为基础设计了一种变邻域搜索算法,增强算法的局部搜索能力.最后,通过基准算例测试了算法的性能,实验数据验证了本文算法在求解FJSP问题方面的有效性.     

旅行商问题的近似求解算法

在最近邻法、k-变换策略和贪心算法的基础上,尝试设计效率较高的产生旅行商问题较优可行解的方法。将3变换邻域分成两种结构(称为3_1和3_2变换邻域)考虑,设计以下算法:利用最近邻法产生初始当前最优解;然后依次在当前最优解的3_2、3_1、2变换邻域中寻找更优的局部最优解成为当前最优解,直到结果没有改进。利用算法对一些经典的实例进行实验,依次将每个城市作为出发地,在多项式时间O(n4)得到的最优解与给定的最优解相对误差在1%内。     

基于跨邻域搜索的连续域蚁群优化算法

针对连续域蚁群算法寻优能力差、容易产生局部最优的问题,提出了一种基于跨邻域搜索的改进蚁群算法。首先,通过自适应种群划分方式计算可行解和不可行解群体;然后,针对不可行解群体利用自主选择学习算子选择对象进行学习,目的是不断扩大种群规模,避免算法陷入局部极值点,继而对可行解群体采取全局跨邻域搜索的方式,引导蚂蚁向全局最优解靠近,加快收敛速度;最后,基于全局最优解采用局部跨邻域的方式引导蚂蚁在小范围内进行细致搜索,提高收敛精度。通过与其他连续域蚁群优化算法针对CEC2017测试函数在低维和高维情况下的实验对比,证明本文算法具有较好的寻优能力和稳定性,能有效避免陷入局部最优。     

最小延时问题GPU并行加速变邻域搜索方法

为了能够在尽可能短的时间内获得最小延时问题的优质解,提出一种运行在CPU-GPU混合环境中的变邻域搜索方法。在遗传算法的顺序交叉生成子代基因过程中,改变邻域结构以避免解方案陷入局部最优。该方法在避免局部最优问题的同时,又可以利用GPU的并行加速能力缩短算法运行时间。实验结果表明,对于大规模最小延时问题,可以在短时间内获得足够好的解。     

有时间窗的车辆路径问题及改进禁忌搜索算法

基于改进的禁忌搜索算法求解有时间窗的车辆路径问题,建立了该问题的通用数学模型.改进算法中,在随机构造的多个可行解中挑选较好的解作为初始解,采用2-opt方法生成邻域,并构造了动态禁忌表,使禁忌表的大小和结构随搜索过程发生改变,提高了整体寻优能力.仿真实验证明了算法的可行性、有效性和优越性.     

求解VRPBTW的变邻域搜索算法

以电子商务环境下物流配送为背景,建立了带有时间窗和回程载货约束的车辆路径问题优化模型,设计了改进的变邻域搜索求解算法.该算法采用改进的Braysy顺序插入法生成问题初始解,再根据变邻域搜索算法机制应用4种不同搜索范围的局域搜索算子对初始解进行改进.通过对多个算例的求解实验,并与采用一般流程的变邻域搜索算法进行比较,结果表明所提出的变邻域搜索算法的求解效果明显优于采用一般流程的变邻域搜索算法,是求解该类问题的有效算法.     

考虑服务公平性的连续泊位-岸桥集成分配

泊位和岸桥是集装箱码头非常最要的资源,合理的分派与调度可以有效地提高作业效率.目前泊位和岸桥的集成调度模型中大多以最小化船舶在港总时间或最小惩罚成本为目标函数,忽略了码头对船舶服务的公平性.为此,通过扩展现有的连续泊位分配模型,兼顾船舶惩罚成本及船舶等待与岸桥分配的公平性,建立多目标的连续泊位分配模型.设计一个三阶式邻域搜索算法, 该启发式算法包括邻域搜索安排船序列、停泊位置搜索和分配调整岸桥3个阶段.实验结果显示,不同的邻域策略取得的最优解不同,通过设置最优的邻域策略可以获取最优的目标函数值.实验表明,该模型与算法可以在接受的时间内取得最优解,相关成果可以为码头对船舶服务的公平性研究提供理论依据.     

融合正域及边界质量的实域属性约简方法

基于邻域关系提出一种综合考虑正域和边界数据的属性约简方法.该方法利用邻域关系对数据进行离散化处理,通过定义基于邻域的正域属性重要度、边界属性重要度和邻域综合属性重要度概念,设计一种新的启发式属性简约算法.该算法从空约简集出发,利用邻域属性重要度启发式搜索属性空间以扩展约简属性集,理论分析和实验表明该算法有效可行.     

基于改进模拟退火的三维片上网络映射算法研究

在基于模拟退火算法的基础上提出了一种改进温度下降函数和自适应的生成邻域解的新型算法.该算法通过新提出的温度下降函数,使得在初始温度较高的时候下降较为平滑,同时在邻域解的生成过程中采用新的生成邻域解的方式,充分实现算法的全局性,克服传统模拟退火算法易陷入局部最优解的困境;同时在温度较低时候,平滑的温度下降方式也有利于进行充分的局部搜索,取得最优解.实验结果表明,与传统的模拟退火算法相比,提出的新型的模拟退火算法在三维片上网络的映射过程中,在功耗和收敛速度两个方面有显著的提升.     

一种邻域搜索的人工蜂群算法

提出采用邻域搜索机制来改进人工蜂群算法的解搜索方程,从当前食物源的环形邻域拓扑结构中选择较优的邻居食物源进行开采,平衡算法的勘探与开采能力。此外,为保存侦察蜂的搜索经验,提出采用一般反向学习策略生成被放弃食物源的反向解,提高算法的搜索效率。在20个典型的benchmark函数上验证算法的性能,并与6种知名的改进算法进行对比。实验结果表明:本文算法在收敛速度和解的精度上均有较大优势。     

求解TSP的离散人工蜂群算法

针对旅行商问题,提出了一种新型的离散人工蜂群算法.根据该优化问题及离散量的特点,对引领蜂、跟随蜂和侦查蜂角色转变机制和搜索策略进行了重新定义.蜂群角色转变基于定义的收益比因子.引领蜂邻域搜索采用2-Opt算子和学习操作来加速算法收敛速度;跟随蜂搜索引入禁忌表来提高算法的局部求精能力;侦查蜂搜索定义了排斥操作来保持种群的多样性,从而较好地平衡了算法的探索及开采能力.实验结果表明,算法能够在较短时间内找到相对满意解,提高了TSP的求解效率.     

一种基于禁忌搜索算法的车辆路径问题的改进算法

针对车辆路径问题,提出了一种改进的禁忌搜索算法,通过从当前解的正序和倒序2个方向同时进行邻域搜索,扩大了搜索的范围.实验结果表明:该算法所找到的解质量较高,能有效解决车辆路径问题.