数学建模社区-数学中国

标题: 遗传算法 [打印本页]

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,0 R8 U# t+ D8 D1 D2 @

作者: 遗传算法LN    时间: 2020-5-31 11:22
如何利用工具箱求解& R0 E2 K6 z/ b  S# ?& ^, ]

作者: madio    时间: 2020-6-1 08:24
问题:
% x$ ~$ R& O7 ~+ M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。
  T: b1 u5 o7 Q0 5 3 7 9 3 9 2 9 0;
3 K& c' y/ a7 u1 ?. X1 N: p. Z7 0 7 8 3 2 3 3 5 7;- t) q( P: `, H% X
4 8 0 9 3 5 3 3 9 3;
5 h' j' x& M/ L. {4 T) j7 v6 2 10 0 8 4 1 8 0 4;
9 a- X6 R2 M1 Z- q! Q! \0 \8 6 4 6 0 8 8 7 5 9;, K+ w, T8 B6 m$ w+ Z
8 5 4 6 6 0 4 8 0 3;
- e# p, q) i- `* i& j- R" N8 6 7 9 4 3 0 7 9 5;
/ k8 S5 W1 I3 `/ l$ z' t6 8 2 3 8 8 6 0 5 5;3 y) I7 M7 ]* y  e& _
6 3 6 2 8 3 7 8 0 5;5 ^+ y+ N+ H6 ?" {8 m' x6 i
5 6 7 6 6 2 8 8 9 0;( K; @  G" _4 i: J& n5 f: S$ N% `
3 x) X" I* p! N# S! J5 m) u) J
答案 :
) e% C: J; s: ^7 m, p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。% _. {6 L7 f9 S9 {: |* k
matlab源程序:! s. Y+ y5 d( I, @2 C2 u
%遗传算法
1 k: p" j& a: }%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%3 H6 L  w6 x* H( M, @- C
M=[0 5 3 7 9 3 9 2 9 0;
! Q/ y6 E3 w% [0 C! l8 M+ g    7 0 7 8 3 2 3 3 5 7;
# o8 X- |* |* x6 ^3 F1 |    4 8 0 9 3 5 3 3 9 3;
/ [: m3 a' y$ P- ?6 Z8 V    6 2 10 0 8 4 1 8 0 4;
2 v9 A6 Q) I+ t; P0 ~    8 6 4 6 0 8 8 7 5 9;& ~  X0 V4 ^' ]5 q3 G; ?
    8 5 4 6 6 0 4 8 0 3;
% L! [' g5 c3 U4 ?" ~    8 6 7 9 4 3 0 7 9 5;& s* `8 d0 i7 C. f( B' L
    6 8 2 3 8 8 6 0 5 5;
3 I/ J: `2 G6 ]% a3 r6 s! J    6 3 6 2 8 3 7 8 0 5;, z. x( M0 ?7 ~+ g- m' _
    5 6 7 6 6 2 8 8 9 0;];6 t" W! B* y' ^7 ^
M1=M;                   %员工间每月通话时间矩阵
; S1 N9 i- |% W' l1 t3 J' Xfor i=1:10' }5 ^% [  r& w5 G$ j
    for j=i+1:10* T7 f9 ~4 z* |1 I
        M1(j,i)=M(i,j);# v5 g# N, v8 Q& j6 h* U5 ~# K
    end3 G6 q$ \4 T9 I, R0 y2 \; I  ]
end
9 M8 T. y9 H; v' L, q" OM2=M;                %两地间通话费率矩阵
8 F$ F& `8 g, {* \* vfor i=1:10
/ S9 H$ S9 p' n4 s% F1 k    for j=i+1:10' B0 B3 f' X& _6 u! u
        M2(i,j)=M(j,i);
9 @7 k" s% a) D' w* k    end4 [' V  d; n, c
end* y+ O+ f& p  A+ N+ L
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  x& f1 ]1 M, g%初始化种群
" b& X9 E* {$ I2 \5 Q$ c4 pnum=10;       %种群数量3 ~+ m/ R/ `2 @$ b
code=10;       %染色体长# z! }, r# ^( \4 K6 m5 c: f9 d) O7 i
dai=100;        %遗传代数
' J$ c! i: h; b! Z/ uinter=0.8;     %交叉率# ~/ t" e# Q) \) U& d
byl=0.8;
) O  s5 I0 T- [3 g%A=randperm(num*code);
/ }- m$ ^5 w' h* Bfor i=1:num
; K9 T9 y7 v& n( g; C* V    V(i,:)=randperm(10);
9 z0 J. a7 M2 ^7 l/ w# [. kend
5 E3 }; ?4 [" h%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
. Y! z% V  P; Q; M, U, a8 R( pfor gen=1:dai
4 L$ \# m; o) [3 a% ~! `
7 K( u- M2 K7 N5 Z# Z& u    %评估
, K9 N) @; T5 j  ?4 Z% ?. L    [num1,lin]=size(V);
6 f5 z' y: m, x, S3 S# i    eval=zeros(num1,1);
. X7 E- D- p% r3 H; x8 i* `- ~    for i=1:num1
4 q- _% C( [0 n2 Q        for j=1:code-1, N) U. }9 T) i; z* y  m' S
            for k=j+1:code
; k! I* o) {3 n4 |) H' j: O                eval(i)=M1(V(i,j),V(i,k))*M2(j,k)+eval(i);" Y: ~+ V/ f6 ^2 i1 |
            end
0 |4 J: }: k- L$ y2 |        end& m: k6 Y6 H$ [5 o' N; y, T
    end" a9 H) d7 Z. d0 c
    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+ h5 [6 H( M& c, g' o: a9 g    %选择
: V7 C6 n- i0 n( K9 U# ?    [eval1,ind]=sort(eval);
9 F; D; ~0 e, g1 _( K    V1=V;
9 |8 q0 [7 z; p# f; G2 @; Y    V=zeros(num,code);7 w  S2 Z; _0 k
    for i=1:num; }' s" m) }" N  C
        V(i,:)=V1(ind(i),:);
- |4 `% T6 U! G+ H) \. J+ A  B    end2 e. D% r- c& F* S- ]. W
    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%- L. L$ z2 q0 |' i4 Y% a9 C" L

1 z, R- ^5 X6 f- M+ n# o; t    %交叉
& v6 \6 G" `* W8 G& {    V1=V;
/ S- ~( l5 k  [+ y) B+ W    panduan=rand(fix(num),1);        %判断是否进行交叉
* f* h9 b) P4 b9 i    for i=1:fix(num);
/ N( O, a/ d4 O$ y- W        if panduan(i)<inter          %在交叉概率内进行交叉, q! ]% a9 M) ?6 w% L  B% X
            V2=zeros(1,code);         %记录交叉后的染色体$ G, ^+ z- k& t. r
            h=randperm(num);                %随机取两个做交叉h(1)h(2)
# @$ t% f/ ]7 A, _8 H. X. q+ U6 h            a=zeros(code,1);                 %记录未使用的位置
2 ~$ u0 t! M; B: Z$ m            b=zeros(code,1);               %记录未使用的数字
$ j" w0 ]" ~& u$ E+ {! M7 k$ R            %在双亲中随机选择基因- J4 V3 Y7 Y7 {
            for i=1:code; s6 C. u+ P$ p' y9 j' ]% ~
                h2=randperm(2);                %在双亲中随机选择/ Q7 t; |! a; Y7 f+ N# S6 Z
                if b(V1(h(h2(1)),i))==0* A9 D/ u( n' B4 u$ y8 b. R, C
                    V2(i)=V1(h(h2(1)),i);   b(V1(h(h2(1)),i))=1; a(i)=1;# ?* {) z* c! ^. Y5 u+ b" ]
                end
1 \# f  f' w, X; l: O0 ~            end
% P. s5 v# |6 w5 F
2 @8 B  c# }- y& _( j% L- L            %随机分配未使用数字和位置
/ a" s. V5 \3 c  F& H- e) c            h1=randperm(code);               %记录未使用的数字1 }" ]# l: z+ R
            for i=1:code
. @6 X, j; j( ?! R( I3 q                for j=1:code, |4 Q. L* N' w3 l! _
                    if b(i)==1&&h1(j)==i4 s& V" ^, t$ u1 K9 n  R# f
                        h1(j)=0;break/ W9 z+ R4 C& x; R& N4 c
                    end' b6 \% X8 s& q7 M6 N5 x
                end
8 u% W- z; v7 G0 {  y8 r6 G            end
7 t2 P# X! t* J* U6 N; c( M          ) N8 N* Y3 O; U* Z# E2 C. c
            for i=1:code6 t: Z" U6 \' {/ [# t  i. ?
                if V2(i)==0
0 F9 ?& M, X, _+ M. p7 ?                    for j=1:code
& H$ ~* C2 l: ], W! F5 }                        if h1(j)~=0* U* I+ U" o- r* b
                            V2(i)=h1(j);h1(j)=0;break' G& O; @, b# ?
                        end% `# ]5 b9 M0 E- W
                    end) V, N) N  E% B* h) Z4 s
                end
6 u8 y; A; K# N. C- V# H8 d1 [            end
! S" L/ c) w8 W$ {' Y7 n            V=[V;V2];
" Q* k+ z- B; W+ ~8 v        end/ S0 e* T) L( W- l: I/ L
    end! [& H2 J4 v1 Z, b7 |1 X! U

; J- L6 k" H* u/ d    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%0 M9 b: W% S7 A; F
    %变异6 i  A2 h, s7 h. ?1 b: p% ?
    V1=V;4 R  K6 Z. _! o3 j8 V
    [num1,lin]=size(V);
" `0 _% V2 j' g3 o    x3=rand(num1,1);4 y# U2 U6 V4 S
    for i=num1! \5 z0 O" j5 R2 ~' N" a9 f2 K% Z
        if x3(i)<byl              %变异率
9 R3 F& h6 b6 W- z  }7 p            h2=randperm(code);
, i5 g' {- r$ [6 f. S' g            V(i,h2(1))=V1(i,h2(2));1 a1 P5 s7 ~8 e9 `! u9 v
            V(i,h2(2))=V1(i,h2(1));  a/ ^% O. P; n6 G4 x6 I
        end
! x  F, S+ s2 I! y: c# ]    end, ~  T. @# d3 ?
end5 Z! Z1 b' N  [
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
" _2 d% H4 v# e8 o. {/ X$ L) W% |. W% I* ?6 `+ j0 s& {$ D
%对最终种群进行评估, L$ ]3 g. A: x, v% q) M" ]2 V6 ~
[num1,lin]=size(V);, V+ U8 ?: X/ h1 `
eval=zeros(num1,1);
- `/ C; j. J  lfor i=1:num18 m. v6 H+ D6 F( v
    for j=1:code-1: f+ q& g  {" H( o' W9 }
        for k=j+1:code
* u. r  P$ m# h& v  Z            eval(i)=M1(V(i,j),V(i,k))*M2(j,k)+eval(i);
/ j' p5 Z. h- g6 y8 K+ @        end
/ G. K/ B' V# o9 U$ B& N6 I: Z    end
3 W$ b5 r* @2 s8 b1 U: S6 l: Z9 D: T0 Cend1 T- g5 s% q' Y$ @* M

3 A# \/ U! S/ Q* ~  e1 X




欢迎光临 数学建模社区-数学中国 (http://www.madio.net/) Powered by Discuz! X2.5