车辆调度问题matlab程序

时间: 2023-11-02 10:01:19 浏览: 36
车辆调度问题是一个经典的优化问题,其主要目标是将一组车辆分配到一系列任务中,使得任务完成时间最短、车辆的使用最优。针对这个问题,可以使用各种不同的优化算法进行求解,比如遗传算法、粒子群算法、蚁群算法等等。 以下是一个基于遗传算法的车辆调度问题的 MATLAB 程序: ```matlab % 车辆调度问题遗传算法求解程序 % 车辆和任务的数量 num_vehicles = 5; num_tasks = 10; % 距离矩阵,表示任意两个任务之间的距离 dist_matrix = rand(num_tasks, num_tasks); % 初始化种群 pop_size = 50; pop = zeros(pop_size, num_tasks); for i = 1:pop_size pop(i, :) = randperm(num_tasks); end % 迭代次数和交叉率、变异率 num_generations = 100; crossover_rate = 0.8; mutation_rate = 0.2; % 开始迭代 for i = 1:num_generations % 计算适应度,即每个个体的完成时间 fitness = zeros(pop_size, 1); for j = 1:pop_size fitness(j) = calculate_fitness(pop(j, :), dist_matrix, num_vehicles); end % 选择操作,使用轮盘赌选择算法 selected_pop = zeros(pop_size, num_tasks); for j = 1:pop_size selected_pop(j, :) = pop(roulette_wheel_selection(fitness), :); end % 交叉操作,使用基于顺序的交叉算子 crossover_pop = zeros(pop_size, num_tasks); for j = 1:2:pop_size if rand() < crossover_rate [c1, c2] = sequential_crossover(selected_pop(j, :), selected_pop(j+1, :)); crossover_pop(j, :) = c1; crossover_pop(j+1, :) = c2; else crossover_pop(j, :) = selected_pop(j, :); crossover_pop(j+1, :) = selected_pop(j+1, :); end end % 变异操作,使用交换变异算子 mutate_pop = zeros(pop_size, num_tasks); for j = 1:pop_size if rand() < mutation_rate mutate_pop(j, :) = swap_mutation(crossover_pop(j, :)); else mutate_pop(j, :) = crossover_pop(j, :); end end % 新种群 pop = mutate_pop; end % 计算每个任务的完成时间 function completion_time = calculate_completion_time(schedule, dist_matrix) num_vehicles = size(schedule, 1); num_tasks = size(schedule, 2); current_time = zeros(num_vehicles, 1); completion_time = zeros(num_tasks, 1); for i = 1:num_tasks min_time = Inf; min_vehicle = 0; for j = 1:num_vehicles if current_time(j) + dist_matrix(schedule(j, i), i) < min_time min_time = current_time(j) + dist_matrix(schedule(j, i), i); min_vehicle = j; end end current_time(min_vehicle) = min_time; completion_time(i) = min_time; end end % 计算适应度,即完成时间 function fitness = calculate_fitness(schedule, dist_matrix, num_vehicles) completion_time = calculate_completion_time(reshape(schedule, [], num_vehicles)', dist_matrix); fitness = max(completion_time); end % 轮盘赌选择算法 function index = roulette_wheel_selection(fitness) total_fitness = sum(fitness); normalized_fitness = fitness / total_fitness; cumulative_fitness = cumsum(normalized_fitness); r = rand(); index = find(cumulative_fitness >= r, 1); end % 基于顺序的交叉算子 function [child1, child2] = sequential_crossover(parent1, parent2) num_tasks = length(parent1); start = randi([1,num_tasks-1]); stop = randi([start+1,num_tasks]); child1 = zeros(1, num_tasks); child2 = zeros(1, num_tasks); child1(start:stop) = parent1(start:stop); child2(start:stop) = parent2(start:stop); index1 = stop + 1; index2 = stop + 1; while true if index1 > num_tasks index1 = 1; end if index2 > num_tasks index2 = 1; end if ~ismember(parent2(index1), child1) child1(index2) = parent2(index1); index2 = index2 + 1; end if ~ismember(parent1(index2), child2) child2(index1) = parent1(index2); index1 = index1 + 1; end if isequal(sort(child1), 1:num_tasks) && isequal(sort(child2), 1:num_tasks) break; end end end % 交换变异算子 function mutated_schedule = swap_mutation(schedule) num_tasks = length(schedule); indices = randperm(num_tasks, 2); mutated_schedule = schedule; mutated_schedule(indices(1)) = schedule(indices(2)); mutated_schedule(indices(2)) = schedule(indices(1)); end ``` 这个程序使用遗传算法求解车辆调度问题,其中包括了适应度函数、选择操作、交叉操作和变异操作等。具体来说,适应度函数计算每个个体的完成时间;选择操作使用轮盘赌选择算法;交叉操作使用基于顺序的交叉算子;变异操作使用交换变异算子。通过不断迭代,最终得到一组车辆分配方案,使得任务完成时间最短、车辆的使用最优。

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