写一段代码用粒子群优化求解VRPPD问题

时间: 2024-01-25 17:03:46 浏览: 151
VRPPD(Vehicle Routing Problem with Pickup and Delivery)问题是一类经典的物流配送问题,它的目标是在满足所有需求的前提下,最小化配送车辆的数量和总行驶距离。下面是使用粒子群优化算法求解VRPPD问题的示例代码: ```python import numpy as np # VRPPD问题的目标函数 def objective_function(x, c, q, d): """ x: [n, m] 二维矩阵,表示每个客户分配的车辆编号 c: [m, n, n] 三维矩阵,表示每辆车的路径距离 q: [n] 一维矩阵,表示每个客户的需求量 d: [n, 2] 二维矩阵,表示每个客户的坐标位置 """ n, m = x.shape f = 0 for i in range(m): # 计算每辆车的路径距离 route_distance = 0 for j in range(n): if x[j, i] == 1: for k in range(n): if x[k, i] == 1: route_distance += c[i, j, k] f += route_distance # 计算每个客户的惩罚项 for j in range(n): demand = q[j] for i in range(m): if x[j, i] == 1: capacity = np.sum(q * x[:, i]) if demand > capacity: # 客户需求不能满足 dist_to_depot = np.linalg.norm(d[j, :] - d[0, :]) f += 10000 * (demand - capacity) * dist_to_depot return f # 粒子群优化算法 def PSO(n_particles, n_dim, max_iter, c1, c2, w, bounds, c, q, d): """ n_particles: 粒子数 n_dim: 粒子维度 max_iter: 迭代次数 c1, c2, w: PSO算法参数 bounds: 取值范围 c, q, d: VRPPD问题参数 """ # 初始化粒子位置和速度 x = np.random.uniform(bounds[:, 0], bounds[:, 1], size=(n_particles, n_dim)) v = np.zeros((n_particles, n_dim)) # 初始化全局最优解和个体最优解 pbest = x.copy() gbest = pbest[np.argmin([objective_function(xi, c, q, d) for xi in pbest]), :] # 开始迭代 for i in range(max_iter): # 更新粒子速度和位置 v = w * v + c1 * np.random.rand() * (pbest - x) + c2 * np.random.rand() * (gbest - x) x = np.clip(x + v, bounds[:, 0], bounds[:, 1]) # 更新个体最优解和全局最优解 for j in range(n_particles): if objective_function(x[j, :], c, q, d) < objective_function(pbest[j, :], c, q, d): pbest[j, :] = x[j, :] if objective_function(pbest[j, :], c, q, d) < objective_function(gbest, c, q, d): gbest = pbest[j, :] return gbest # 测试代码 if __name__ == '__main__': # VRPPD问题参数 n = 10 # 客户数量 m = 3 # 车辆数量 q = np.random.randint(1, 5, size=n) # 客户需求 d = np.random.rand(n, 2) * 100 # 客户位置 c = np.zeros((m, n, n)) # 路径距离 for i in range(m): for j in range(n): for k in range(n): if j != k: c[i, j, k] = np.linalg.norm(d[j, :] - d[k, :]) # PSO算法参数和取值范围 n_particles = 20 n_dim = n max_iter = 100 c1 = 1.5 c2 = 1.5 w = 0.8 bounds = np.tile(np.array([[0, 1]]), (n_dim, 1)) # 求解VRPPD问题 x = np.zeros((n, m)) for i in range(n): x[i, i % m] = 1 # 将客户均匀分配到各个车辆 result = PSO(n_particles, n_dim, max_iter, c1, c2, w, bounds, c, q, d) for i in range(n): x[i, int(result[i])] = 1 # 根据PSO算法的结果,重新分配客户到各个车辆 print(x) print(objective_function(x, c, q, d)) ```
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