数学建模社区-数学中国
标题:
遗传算法
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作者:
遗传算法LN
时间:
2020-5-31 11:21
标题:
遗传算法
关于遗传算法的人员安排问题,NP问题,
+ I8 ]* w7 }, L
作者:
遗传算法LN
时间:
2020-5-31 11:22
如何利用工具箱求解
/ s6 ^) p! o0 |) s2 ]. Z
作者:
madio
时间:
2020-6-1 08:24
问题:
4 V4 ]4 `& W1 y& M# |5 }
某公司指派n个员工到n个城市工作(每个城市单独一人),希望使所花费的总电话费用尽可能少。n个员工两两之间每个月通话的时间表示在下面的矩阵的上三角部分(因为通话的时间矩阵是对称的,没有必要写出下三角部分),n个城市两两之间通话费率表示在下面的矩阵的下三角部分(同样道理,因为通话的费率矩阵是对称的,没有必要写出上三角部分). 试求解该二次指派问题。
/ z8 y. i: A& u4 ]
0 5 3 7 9 3 9 2 9 0;
0 y* L5 x& s1 e! F2 j T( k
7 0 7 8 3 2 3 3 5 7;
/ j: s1 f7 Y( y: s; {/ a! g# N7 B
4 8 0 9 3 5 3 3 9 3;
7 V2 d! E* p7 t5 `: n
6 2 10 0 8 4 1 8 0 4;
+ D7 X/ X* U: M3 b( \& y- C1 |$ d
8 6 4 6 0 8 8 7 5 9;
6 U" c' ^7 \0 N9 i, y' g
8 5 4 6 6 0 4 8 0 3;
/ o7 E) s& {9 `6 s6 W( G% l- m' x; j9 v
8 6 7 9 4 3 0 7 9 5;
( W w2 |% ]# b+ ~) Q f
6 8 2 3 8 8 6 0 5 5;
- \. a' C+ P t F( u* V1 V+ u+ b" t, ~
6 3 6 2 8 3 7 8 0 5;
; s+ [$ w q7 ?% r: Q
5 6 7 6 6 2 8 8 9 0;
3 o# F3 F3 M2 T6 ]7 F
- S1 w1 `; E: | o
答案 :
) \* j1 v/ k: c
工人2指派给城市1,工人7指派给城市2,工人4指派给城市3,工人9指派给城市4,工人8指派给城市5,工人5指派给城市6,工人6指派给城市7,工人3指派给城市8,工人1指派给城市9,工人10指派给城市10时,可取得最小费用每月1142.00元。
) K: K G/ B8 J# e' \4 w( ^6 I, S
matlab源程序:
2 R6 T; b7 g @' o
%遗传算法
, H. e; t/ Q/ d$ k. r8 I0 D
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+ m" K3 u# F0 ~7 }. ]. @
M=[0 5 3 7 9 3 9 2 9 0;
. \( j$ v3 o! J) o# A# ?% N) A
7 0 7 8 3 2 3 3 5 7;
# I- g- @6 ~( Z2 Y5 L3 a0 V
4 8 0 9 3 5 3 3 9 3;
& f8 T: R6 V- y; ]0 g
6 2 10 0 8 4 1 8 0 4;
, c4 z' p, h( N2 U8 k& q
8 6 4 6 0 8 8 7 5 9;
- ?8 ]4 t8 V0 J8 O, f: s
8 5 4 6 6 0 4 8 0 3;
4 L) D- Y: N9 Z2 R- C
8 6 7 9 4 3 0 7 9 5;
8 E) h: C( d3 W4 ~* V+ |" _( ~9 h& ^
6 8 2 3 8 8 6 0 5 5;
! ?4 v. K) N% m0 V6 v
6 3 6 2 8 3 7 8 0 5;
8 @& c3 n; s& D2 K9 w1 g$ q' ?
5 6 7 6 6 2 8 8 9 0;];
d5 [0 w2 e p$ G4 M
M1=M; %员工间每月通话时间矩阵
% M4 s4 s& ?$ U% M8 M& g
for i=1:10
4 [' U J# r: T7 F9 u+ e
for j=i+1:10
5 X6 d: Q$ k- A2 @2 A; e6 U6 i+ Z
M1(j,i)=M(i,j);
, c0 z4 ^" ?3 n" E
end
8 m. }3 B& g! J" Y# ]7 W7 H
end
) e0 C# J4 N/ O7 Q3 ], A5 L$ r! ]
M2=M; %两地间通话费率矩阵
/ f4 b5 f2 z* T, M
for i=1:10
# L3 g; b! _( j' A* R& t2 U
for j=i+1:10
& f& ?0 S8 B" L1 S9 q6 c8 k0 H
M2(i,j)=M(j,i);
' j$ d$ M0 I( z. B( G
end
1 a+ b/ t2 P6 r3 [; V
end
3 X- C& Y# V X3 u3 {( `- }
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
/ J# {- e, ?* |. [. p+ a
%初始化种群
0 L) ^* ^0 `- t2 ^, [- l
num=10; %种群数量
9 P% ?, @7 u2 p2 d% R. f* Q
code=10; %染色体长
# \5 W/ I9 L' l5 v6 t2 e$ n
dai=100; %遗传代数
# h3 b7 H6 b( M2 C4 G, B
inter=0.8; %交叉率
+ S% ?4 |, F- z7 u1 D; u
byl=0.8;
2 g0 q p* a" w6 X
%A=randperm(num*code);
& D/ D6 W3 g* T9 M7 H! u6 ` e
for i=1:num
# g; K2 J, i3 b2 @$ l8 R2 Q L
V(i,:)=randperm(10);
: z0 }% t/ a9 p5 p( N( }
end
' ?6 J' }" r. j
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
& y* a% _) R3 v. I- h* W
for gen=1:dai
! k- H. r( b9 J# N8 ^2 ^4 y# M
# G- v. a' e: c3 y0 ]6 C
%评估
+ B. u J- C/ _% f8 _: h
[num1,lin]=size(V);
; s0 H Y r" X0 s% F
eval=zeros(num1,1);
* Q$ G& n! x! {; }6 p
for i=1:num1
7 D2 M, c7 O" \( u. Z
for j=1:code-1
4 K; l- W' t% y/ y. n
for k=j+1:code
6 R5 {* w- d' w$ N0 C
eval(i)=M1(V(i,j),V(i,k))*M2(j,k)+eval(i);
6 g7 \/ w7 T# f* W3 O5 V( @
end
6 O6 Y$ o B4 R2 c: j5 q& G
end
8 K% W1 D3 ?2 `* p6 W' Z
end
L2 [2 m5 U- S) {# f
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
$ |- q; |, `! }6 r
%选择
% n2 i: g+ `& e2 f
[eval1,ind]=sort(eval);
- k/ p# l% b! }9 k p
V1=V;
% ]7 [7 j w, Q$ i% N: o
V=zeros(num,code);
6 D+ h) n# |. g& D; o: G
for i=1:num
9 ~+ j2 J+ \8 V0 A9 A. z. a) U1 g
V(i,:)=V1(ind(i),:);
6 W1 j, F! t) m. w: Y4 [5 E
end
: X$ Y4 G$ D* B' Z! W
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
3 e" p, A. v1 H1 e% ]
6 G, ] M' V1 b- n1 [8 q! B8 R
%交叉
* O4 w9 n. C& A6 F/ s. s7 ~
V1=V;
( @8 V3 d3 E% d0 L1 q
panduan=rand(fix(num),1); %判断是否进行交叉
) l5 g6 h! a; _
for i=1:fix(num);
1 O* r+ t8 v; n
if panduan(i)<inter %在交叉概率内进行交叉
( a; C+ @* ]8 }4 a- q
V2=zeros(1,code); %记录交叉后的染色体
X4 h9 f& K( ~8 ^; c2 @/ G
h=randperm(num); %随机取两个做交叉h(1)h(2)
1 s! Y6 g; E9 T+ O
a=zeros(code,1); %记录未使用的位置
5 q8 M V$ S" L
b=zeros(code,1); %记录未使用的数字
8 } t+ J! I5 ~: J* Z: z! N1 b
%在双亲中随机选择基因
2 t. s; O2 ]! }; h
for i=1:code
, R3 l* x( t8 m9 m/ a
h2=randperm(2); %在双亲中随机选择
, V% }! B8 S* `6 f, v9 n+ E8 @
if b(V1(h(h2(1)),i))==0
9 S8 |* L* w% D% I8 \* f" M
V2(i)=V1(h(h2(1)),i); b(V1(h(h2(1)),i))=1; a(i)=1;
+ D7 Q4 Q5 A8 Z ]3 y z
end
8 @1 p% \* j, u6 K/ m8 T
end
! ? t( {5 y" L
1 L- R. t6 e) Y! d' s
%随机分配未使用数字和位置
' r: t I. u q$ L! B, s9 j9 f1 r
h1=randperm(code); %记录未使用的数字
% Y4 }4 a" [: Y
for i=1:code
/ O8 o U5 B( D
for j=1:code
; [4 [7 V3 t( U
if b(i)==1&&h1(j)==i
6 W0 h: x6 m6 r4 z
h1(j)=0;break
# s3 P! S; g/ \$ P9 ^
end
( p) T3 n) F9 m$ x1 ~- [
end
* f+ w2 l3 V. P u( A8 E
end
/ U8 U; B' A5 z9 w m. \- c1 c
+ X- k% V6 S) K. R; T$ y
for i=1:code
' w" i6 G0 B- J) P5 Y
if V2(i)==0
) {" |3 n7 h2 x8 X
for j=1:code
. x) n" T, \4 ?0 Z) f
if h1(j)~=0
. u) J9 P9 _' ~* Z6 ~
V2(i)=h1(j);h1(j)=0;break
- U8 O* H2 |; D) c/ I9 p7 o3 B) X, y
end
! h( g' _* x+ [/ c% e8 d% i
end
9 A `, \* j6 V) S3 @2 W% d
end
; x. M# b2 O5 w4 h. u% F8 ^9 J
end
! @/ ~/ Y6 f$ y, w
V=[V;V2];
7 q3 J9 x$ P) k
end
" ]0 X! e3 l1 a) j! g% J! Y
end
& Q1 e6 u, H, d
5 ]- \" D, B1 m+ V% w
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
9 i2 P$ Q- F, B6 {2 }
%变异
& X7 C0 T. I7 q' D' ~# Q
V1=V;
0 A' K2 @" |0 [' L! e5 p) j
[num1,lin]=size(V);
]; O* k) S3 h* b/ `1 w$ t
x3=rand(num1,1);
) ^7 D6 j7 I0 w L! m: f
for i=num1
1 z0 X% [$ ?5 d3 Z1 ?- d% C
if x3(i)<byl %变异率
$ I& k ~) `$ L5 u
h2=randperm(code);
6 w+ v! v; \3 l& t* t& z( c
V(i,h2(1))=V1(i,h2(2));
2 A) _+ }, m7 U
V(i,h2(2))=V1(i,h2(1));
; b9 s) D$ h( B; ~# q& d3 t) |
end
8 I6 U" p; p$ x' _
end
, `8 B# C! k3 Y' X
end
+ s$ @. I1 @7 |2 A* ?7 E) O( p" Z
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
: @ ], @2 D: _% |
2 c0 f# a3 a! C0 m' R, s
%对最终种群进行评估
9 c5 l5 z6 {+ ^# ?
[num1,lin]=size(V);
3 s; |% ^* h" @* `) W6 ^
eval=zeros(num1,1);
' H' | c, @: ]4 b- k
for i=1:num1
& B1 X" j# o3 q8 z( _
for j=1:code-1
# t; y6 k, R9 n2 E
for k=j+1:code
# q' {. f1 b4 E( S# n) X
eval(i)=M1(V(i,j),V(i,k))*M2(j,k)+eval(i);
. f# i& g* J! G9 T$ I
end
L7 J# y/ b( a. k5 I
end
& H# D3 W S# L# [
end
. l4 ^1 i* A# l) ^+ B$ z
$ t" J& q4 `9 k s
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