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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,& F. o0 z7 P' i" j. S

作者: 遗传算法LN    时间: 2020-5-31 11:22
如何利用工具箱求解6 R( X) R1 }2 i+ Z

作者: madio    时间: 2020-6-1 08:24
问题:
/ r! u, y/ Z  {, V& k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。* K6 c4 j3 I3 F4 P8 s
0 5 3 7 9 3 9 2 9 0;
" }& M. H8 P% W  U% A! l7 0 7 8 3 2 3 3 5 7;
. v& v2 b! F% J$ A# ~2 }4 8 0 9 3 5 3 3 9 3;
7 u+ ]5 V6 `% t# J3 A) V6 2 10 0 8 4 1 8 0 4;
3 I9 D! S# x$ B8 V8 6 4 6 0 8 8 7 5 9;
3 T' Z; A& r$ r  p/ m4 q: E; A+ F8 5 4 6 6 0 4 8 0 3;
& S' p+ d+ F  K8 6 7 9 4 3 0 7 9 5;3 v/ \' u# P+ L7 h; D( f
6 8 2 3 8 8 6 0 5 5;
8 ]$ p) S/ C! |3 {# N7 J6 3 6 2 8 3 7 8 0 5;
+ x$ _5 e8 |  Y- e$ @" P+ s! X5 6 7 6 6 2 8 8 9 0;* h- \3 j# Z; D* U$ E; W

) V" Y: a  V$ [& _/ ], v答案 :
- T+ N9 l4 J' C. D/ F3 k$ ^/ c' T, l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 ~; G- V$ J4 @  m# r* y- fmatlab源程序:7 y# N% @7 s# _0 G& g% z# z
%遗传算法
: V! D! n- N. K7 r4 l! g! I; K7 t%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%0 r4 L: ~. c' ~1 Q' _
M=[0 5 3 7 9 3 9 2 9 0;
7 Z* ~, q2 N& W5 t8 a$ _! p    7 0 7 8 3 2 3 3 5 7;% p: R9 o8 i# t+ }+ X; E
    4 8 0 9 3 5 3 3 9 3;
. v' N( K; Z; K. d    6 2 10 0 8 4 1 8 0 4;9 o( Y4 N# q" k) K; P# r6 {
    8 6 4 6 0 8 8 7 5 9;  Y# ^+ M; N# o' g  E
    8 5 4 6 6 0 4 8 0 3;
0 y5 N: T5 h! B$ r    8 6 7 9 4 3 0 7 9 5;
* ^$ h. U' i1 ^" n, ^4 C* z( o/ _    6 8 2 3 8 8 6 0 5 5;
( W8 y  K% Z! P1 E& G4 t1 t9 N9 a6 A    6 3 6 2 8 3 7 8 0 5;
$ ~' ^7 L* y2 N  q    5 6 7 6 6 2 8 8 9 0;];& w* `& u: w3 x0 H2 I! z
M1=M;                   %员工间每月通话时间矩阵
5 Q8 G4 X3 u5 n# B, j( N$ yfor i=1:10
$ o, g# b& m# I; R! B/ c    for j=i+1:10
1 q1 U' L+ F6 a& M; _* e; `8 f        M1(j,i)=M(i,j);2 {* u+ O& }+ `
    end
3 @8 u7 o. e) l2 l: B# d7 [' V* E, ^4 \end% }$ ~# R* j6 q; s
M2=M;                %两地间通话费率矩阵% n" ~9 b- S' l/ H. M( O. T
for i=1:10
" j8 V( Z0 a1 z0 T    for j=i+1:10
% J3 W- l# T! E3 ~, ?% n# W) R        M2(i,j)=M(j,i);
0 j' p5 e6 D! w1 a' _) F% w    end  d; Q. {5 U, p9 `  _; P9 u* H
end
# B  e3 l6 l8 T  J% V% w- ^%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%$ p% S+ ]" N+ a5 E
%初始化种群" p$ l: F6 C  m  q! J! m
num=10;       %种群数量
  K% |0 g/ h% c4 qcode=10;       %染色体长
4 s1 A- P* ]# ~dai=100;        %遗传代数
% u* M( \- ]: J0 i2 K; iinter=0.8;     %交叉率
* D" w* f- |: F) `1 l4 n3 Mbyl=0.8;
* T7 l% ~! _1 U  o9 f%A=randperm(num*code);/ p& Y% D# `+ [: }$ c( d0 O& I
for i=1:num
5 Y# w$ C# ]$ {/ t" J    V(i,:)=randperm(10);
' H9 m7 [0 U5 B! l" Z" Uend4 Q" ]: J- v; H
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%! V( |! l9 b  }8 \: v7 y
for gen=1:dai1 ?9 h5 [  G1 |. |8 H( S6 w' t

1 @! {7 v6 n$ ~7 @$ Y1 M/ y6 r, `    %评估
# c& t0 k- m: q5 @# j    [num1,lin]=size(V);
" B9 P5 p  x& S; S) L    eval=zeros(num1,1);+ y% V( y7 Z1 n- L* m
    for i=1:num1
/ A4 _0 d# b& f  @& K" E4 X% _        for j=1:code-1
2 i2 r3 l$ |% H! _- z) i. f; x) V            for k=j+1:code
0 Z% C  _, T0 r; _5 {5 Z) `                eval(i)=M1(V(i,j),V(i,k))*M2(j,k)+eval(i);
$ T& H: E  k7 ]: [& R5 s9 \            end
4 [% k0 z+ u! T" `! k$ S: H        end3 u; a) X" h9 |; x
    end5 O. q+ ~8 c& B# n
    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%- _( T9 _5 [8 H0 _/ X) @
    %选择; U3 Q( N$ h7 |- U
    [eval1,ind]=sort(eval);) p8 V" ~9 K! k5 W* L8 a) K* c. C
    V1=V;% ]: @2 u3 s" O& L3 ]$ ^8 V
    V=zeros(num,code);
# T5 a1 y, ]9 v  p) n    for i=1:num( ]4 ~3 Y" u/ m$ A
        V(i,:)=V1(ind(i),:);; S5 K" Y" l" n7 i! d$ z! l/ L
    end+ I* {7 o% A' H
    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%$ c( O" G- U- W2 ?: a
) k8 q* H: Q) Z! E
    %交叉+ ]1 M! Y4 d. s8 ~1 \
    V1=V;
. t$ Z) m6 r! o/ U2 W" J) ~    panduan=rand(fix(num),1);        %判断是否进行交叉) C3 F: l! {3 i
    for i=1:fix(num);
' Y! J9 h, [0 @" N9 K( z* z        if panduan(i)<inter          %在交叉概率内进行交叉
3 a8 [1 i& Z6 x; ^  T& [            V2=zeros(1,code);         %记录交叉后的染色体: {. x& z, o6 N4 R. u
            h=randperm(num);                %随机取两个做交叉h(1)h(2)5 V( P& I+ E! v& o+ X, }7 n' W/ G
            a=zeros(code,1);                 %记录未使用的位置4 y5 P1 m( E: M. A6 ^5 `' A6 t
            b=zeros(code,1);               %记录未使用的数字, \! n" R$ W2 z% n6 A4 z
            %在双亲中随机选择基因9 B" c/ m5 G( c. S9 o8 M; |0 E: T
            for i=1:code- s% {: K0 _1 |# h5 u% a
                h2=randperm(2);                %在双亲中随机选择6 |% m6 d" Q# a! L1 v
                if b(V1(h(h2(1)),i))==07 E# D3 \6 M2 D3 D5 B! u6 e& J" n
                    V2(i)=V1(h(h2(1)),i);   b(V1(h(h2(1)),i))=1; a(i)=1;& S8 q, J( `0 f3 A' q. ?
                end- k  ^; a/ v  Z& |$ r' x: ]( r
            end
3 j2 }# ^  @, u0 k
) a6 y. R! I( ^  m' L) D            %随机分配未使用数字和位置& G) ~8 n4 t4 z- ?  b" f
            h1=randperm(code);               %记录未使用的数字& }. y$ s1 A3 D: v% \
            for i=1:code
4 x; S: v. W6 g4 c/ i  X9 I/ }                for j=1:code$ z, Q5 C' f6 A0 a9 `7 v  ~
                    if b(i)==1&&h1(j)==i& C# F2 |4 q2 d" c6 e) q6 `
                        h1(j)=0;break
" ~+ v* n* T! }' x5 a                    end
& `& w' J! d1 \/ R                end
9 m+ N, q# K, z) \- D0 N1 _" y            end! W6 s* ^5 w! d! z5 U
         
9 z' T# z/ P5 k            for i=1:code
( r! z- s+ u$ B- x( s                if V2(i)==0
: P- I! m; l4 p0 J2 @                    for j=1:code
1 f. \5 U3 b- n. t2 z7 N                        if h1(j)~=0
% e1 `; Y& X7 H2 e) R* }- O$ l" H                            V2(i)=h1(j);h1(j)=0;break
2 k% M" ?, ?8 D( B, B                        end  g* ]% T& h  s# w, n
                    end
" p4 r8 z, @3 R                end
' r4 @) w8 v7 }& V; @            end
( K, u! K4 W1 K0 ^            V=[V;V2];5 w" v! w+ x( Q" s& I  ^
        end7 h/ t4 ]2 r" U3 A5 q% f
    end
# I& C" l' \, l. T
" i8 h  ~/ s5 V2 L3 p/ \. x    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%- D6 V+ D; c! \- @( I& n% W/ P6 ^
    %变异
3 v0 P+ [1 E8 P/ {  t) {    V1=V;
/ f$ q9 U( U7 _# N( I8 p    [num1,lin]=size(V);: j; n' u$ \8 d
    x3=rand(num1,1);5 t8 ^3 X* A! _7 O1 [
    for i=num12 y- e3 |( J; U5 t( D# ~# d
        if x3(i)<byl              %变异率
( h" n& K$ \* i  H; b' o            h2=randperm(code);% \. T6 F8 ]9 Y
            V(i,h2(1))=V1(i,h2(2));
; V3 B: m- G  j4 e0 `            V(i,h2(2))=V1(i,h2(1));
) V# t. F5 ?1 C- m        end
# D6 t7 B) o7 L8 _: V3 x' k    end* \& @6 S. Y7 O- L" ?3 \: H
end: T# }' ~- X5 ?9 Q% g# E+ b7 R# e& S
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%/ m" Q/ l- |8 J2 e" |  s+ K
3 C0 k& t; B: G2 `0 K; G: }
%对最终种群进行评估
9 W* Z9 a$ C" \3 X, B. i[num1,lin]=size(V);) V" {5 k4 d# x9 }8 A
eval=zeros(num1,1);
0 q1 ~7 D3 K# j9 X) q# y8 \+ Xfor i=1:num1
% F) D2 d; ^" A) ^' ^    for j=1:code-1
: N& S2 l, E  P) h- F$ a        for k=j+1:code& E8 v5 P: h; q3 H
            eval(i)=M1(V(i,j),V(i,k))*M2(j,k)+eval(i);; U3 _/ ?/ \1 p  p) W& l
        end
* R8 M3 c- B) ]    end
, R) L* Y) G' w# Lend  L$ l$ L& a9 e, T2 e- b
6 ~% L# w- s# T3 z* b3 L





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