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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,
- K9 S: H- S ^5 A4 q& v( G
作者:
遗传算法LN
时间:
2020-5-31 11:22
如何利用工具箱求解
* a$ c$ F! Q: v4 d( |, x- r
作者:
madio
时间:
2020-6-1 08:24
问题:
# q6 l3 l) [" y. U
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。
$ y$ |" e3 q+ [4 [- w [
0 5 3 7 9 3 9 2 9 0;
. a( S7 I, z$ {1 N" t7 y
7 0 7 8 3 2 3 3 5 7;
. `" W) P- \, \0 h. ?$ _
4 8 0 9 3 5 3 3 9 3;
0 ^* [1 ]6 v& @( v6 @% L
6 2 10 0 8 4 1 8 0 4;
. N: ]- t8 C) r8 n- Q# u! ?
8 6 4 6 0 8 8 7 5 9;
8 r2 F' O% G$ k( @9 D- r5 M" _
8 5 4 6 6 0 4 8 0 3;
* b7 O# E# s; [) j6 G
8 6 7 9 4 3 0 7 9 5;
7 [# H0 z+ ^) t4 ]" N' O
6 8 2 3 8 8 6 0 5 5;
[, l7 K3 `' @0 @4 Q
6 3 6 2 8 3 7 8 0 5;
2 U) @4 m9 y% \; i) R. W
5 6 7 6 6 2 8 8 9 0;
6 w2 N0 u* r! K" O G" U0 m- ^% N
! B% P' T8 {7 _6 ]5 H; S4 ~
答案 :
6 L6 Z, n9 T/ K9 @ n+ x4 W Z A
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。
) e- i. G7 O+ I- p* v+ t
matlab源程序:
3 f5 I6 b# A5 s
%遗传算法
; m; G, a* a3 o, f; |
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
: B0 W _7 M5 y( \- K5 a
M=[0 5 3 7 9 3 9 2 9 0;
8 I2 {0 c7 A% r( ?
7 0 7 8 3 2 3 3 5 7;
5 B& ?8 K7 t3 q
4 8 0 9 3 5 3 3 9 3;
0 K9 F! v, t& r1 j0 b
6 2 10 0 8 4 1 8 0 4;
2 \5 B+ s! n. Q0 k1 f( K6 H$ o! e
8 6 4 6 0 8 8 7 5 9;
- K4 V) a$ S& w6 b8 e, h' x
8 5 4 6 6 0 4 8 0 3;
: |( Y3 }, F/ l* p/ z
8 6 7 9 4 3 0 7 9 5;
) H; O" | \+ h2 ?/ g
6 8 2 3 8 8 6 0 5 5;
/ B+ l4 ^; `! `
6 3 6 2 8 3 7 8 0 5;
. ]& w& T' T6 C+ Z0 i
5 6 7 6 6 2 8 8 9 0;];
$ T" e$ M9 G, P' j: ]4 J
M1=M; %员工间每月通话时间矩阵
% Y) ~5 E7 {; Y) d
for i=1:10
: l" Q F5 |/ [/ v8 ^* O
for j=i+1:10
% _5 D' M1 F" q" z" o1 H2 r
M1(j,i)=M(i,j);
[4 `7 L' ~' s& l+ s' v
end
! }: x! U: `) z6 X
end
9 t! G& k6 B* N" M Z
M2=M; %两地间通话费率矩阵
0 S* Q& J9 q( s; S! g
for i=1:10
3 l) H! B/ F' o+ s- v) G# K) {7 M
for j=i+1:10
, O) h0 r. y, s' V2 F' N
M2(i,j)=M(j,i);
/ ]# k* Z; s" y
end
+ J+ ]9 L# S2 Z: U3 s$ o) ^
end
( d6 H9 l* ?' ?' d! ]! M
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
1 S: L1 p0 Q# h/ I! F& i
%初始化种群
' p' n) o6 L4 M7 N( m" u
num=10; %种群数量
% ?( h# Q; ]3 }+ g
code=10; %染色体长
3 m6 F# \: b) X/ z
dai=100; %遗传代数
5 x9 z; ?* ]; x" N8 S7 S4 T5 u) i
inter=0.8; %交叉率
4 ?( s/ @6 H+ n9 ?5 o
byl=0.8;
) J- R% R# w* `% `, j9 w6 ~* ?' v
%A=randperm(num*code);
" J+ [5 @4 Q4 z8 l4 n
for i=1:num
8 j0 S2 O# t3 k6 y0 s& Y
V(i,:)=randperm(10);
) o2 c j5 d9 ?: q6 P* k
end
0 u; C" E% }, o4 `' d" I; ~# p
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
7 g E( R+ D: P% _, Z% I
for gen=1:dai
, R8 S7 h8 i: o# S# X7 }
, L+ r8 S8 a( u; A: h) [
%评估
7 {7 i* H" c/ u/ \
[num1,lin]=size(V);
; r, r' a$ a- g7 o8 F) T" Q q+ O
eval=zeros(num1,1);
% B' u5 ~) W1 B
for i=1:num1
$ ~7 ^' Z4 G* c8 S7 `
for j=1:code-1
$ _. e) ^1 @' ]; Q& c
for k=j+1:code
; s0 i5 ?/ c; B
eval(i)=M1(V(i,j),V(i,k))*M2(j,k)+eval(i);
: h9 L; Z, B+ S* {! M4 p7 H) y1 h
end
! x% y' U* M5 d/ L! @' @7 I5 \5 G
end
9 i) T+ g* g* U
end
9 ~/ ~# Y# S) u6 D& l' j6 p
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
9 {( g/ u6 `6 C
%选择
4 D6 H6 C, a1 v9 I6 C6 E) m
[eval1,ind]=sort(eval);
! I% D/ m& w. t! K+ @' d
V1=V;
( Z q+ v' }" \* j v% p
V=zeros(num,code);
- @% e* u; A6 `7 N/ l' G6 R
for i=1:num
$ [, b |7 t% b2 p. G" k4 W1 q
V(i,:)=V1(ind(i),:);
" i4 L' W5 W) ]& R
end
; i+ A" L# Z2 l1 @/ Q5 H( L W1 N- g
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
3 ^7 i9 f( f( F9 L% ?4 P
9 {- c( ^. Q0 D
%交叉
0 P }: e+ q* q, f0 N
V1=V;
2 I% Q2 r, y+ @- t
panduan=rand(fix(num),1); %判断是否进行交叉
) c0 q [6 U" e& q0 p
for i=1:fix(num);
( ~5 j0 E$ B7 N! |6 |/ w
if panduan(i)<inter %在交叉概率内进行交叉
% J6 \- a" \" {( Y4 J/ E) N
V2=zeros(1,code); %记录交叉后的染色体
* j. ^ M0 U. R+ c6 o8 {* J
h=randperm(num); %随机取两个做交叉h(1)h(2)
7 B' i2 m4 L& D% j# k
a=zeros(code,1); %记录未使用的位置
. y$ L5 g- Y7 k' K2 O5 L
b=zeros(code,1); %记录未使用的数字
. Q+ D1 E! f) d3 f% b/ P
%在双亲中随机选择基因
k! ?( t8 U* U6 N7 ?3 L2 z( `
for i=1:code
0 Y1 D$ H4 T/ M8 `) T
h2=randperm(2); %在双亲中随机选择
# g$ @+ ~7 J$ G. Q3 ^: [# G) @+ m
if b(V1(h(h2(1)),i))==0
J. T9 ~) F" z! x/ _* L6 y
V2(i)=V1(h(h2(1)),i); b(V1(h(h2(1)),i))=1; a(i)=1;
/ O& c4 A1 T2 k. u
end
& J% a+ }) N/ Y
end
& s- { r3 [' Z( a5 Z# M+ s
- t; h$ p1 `# n0 I4 [
%随机分配未使用数字和位置
V- s7 I, {8 f* b
h1=randperm(code); %记录未使用的数字
% J: z7 c J0 l
for i=1:code
! O7 I! Y+ m# k# L5 @% U$ z
for j=1:code
8 ]+ v: |( G4 G2 w+ m+ j: w
if b(i)==1&&h1(j)==i
- H, A$ P- b; V4 V8 V& I% @3 ]
h1(j)=0;break
. l9 ^, i+ ? a
end
$ M) ]9 b5 T' w4 N1 L4 H; C
end
- z" |8 [: N: _3 A3 V6 T0 R
end
1 L: h; @) s0 R1 {
' _& ~& m9 F% n& y9 x) ^
for i=1:code
0 s6 k7 |- l. ^2 F
if V2(i)==0
) G) T. V: n' C
for j=1:code
# z# ~# l' P3 H1 c3 p$ ^+ U
if h1(j)~=0
- w' a- Q% n/ H R( Z5 w
V2(i)=h1(j);h1(j)=0;break
! s* C, U7 w# o s% K8 g- n$ L
end
/ X0 u5 u9 J# `4 U9 M8 y* i
end
* a) ~4 N( v& N# R8 k1 I% x$ V) h
end
. E# h4 ]* w! u/ U
end
) C7 j$ u0 f$ w4 ?' j
V=[V;V2];
5 r. ]$ m7 ~$ |7 W. P- k) `. m
end
! J/ ~9 s; d. _/ D+ R4 h
end
5 |) J& C5 \- l3 A- d
; G) U" @: `- B$ M% F
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
" b1 }4 a7 t1 K" X1 A5 M% I0 e# r
%变异
4 l. Y2 O) V' |$ r
V1=V;
- ]2 G2 t# [$ o
[num1,lin]=size(V);
3 Z+ G- X* [. G2 b+ ~" m5 `+ K
x3=rand(num1,1);
6 K: e2 G/ ?& _) G* ^4 b5 v4 J
for i=num1
. t. J7 v' D" \' `& V5 k! F/ \# b. Q
if x3(i)<byl %变异率
2 Y8 B5 ?* i0 I, }$ t; ], S9 y
h2=randperm(code);
# |: ?# C6 G. z m& \5 x
V(i,h2(1))=V1(i,h2(2));
4 T d, o" U9 m) Q- y1 P: H
V(i,h2(2))=V1(i,h2(1));
, \* d5 Q5 C0 s& e8 \
end
8 t1 Z9 G6 h4 E6 Y0 ^4 U }
end
& s( t1 h1 Y3 ]% e7 Y" K
end
% Y* l) N; r+ Y$ d6 \
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
9 X) z6 q5 I3 M" K. P
% m) z3 v' M3 D* y( H
%对最终种群进行评估
8 ?; G( t+ t' j
[num1,lin]=size(V);
9 P' F. |' ?5 ^1 O! B
eval=zeros(num1,1);
) N% R( n+ d# ?- e, G- I' v8 `
for i=1:num1
0 s7 |' `4 n R: f; d; D7 T# j2 J
for j=1:code-1
5 u1 [! S1 O% H3 K# E2 n
for k=j+1:code
4 l# H" B3 q. `' X) f3 [, d/ S
eval(i)=M1(V(i,j),V(i,k))*M2(j,k)+eval(i);
. H- M2 ^, I* k" ]2 C2 m
end
5 z2 O7 Y- d* i1 k: ^1 `5 _9 j7 s
end
& n2 v, e8 ~( D
end
: T* Y+ J; w+ y9 B
. T, m* x! ]) U3 P; C, J4 ]
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