三维装箱matlab代码

时间: 2023-11-25 12:28:08 浏览: 27
三维装箱问题是一个NP难问题,因此没有一种通用的最优解法。常见的解法包括启发式算法、贪心算法、遗传算法等。 以下是一个基于贪心算法的三维装箱Matlab代码示例,仅供参考。 ```matlab clc; clear; close all; %% 生成测试数据 N = 50; % 物品数量 W = 10; % 容器宽度 H = 10; % 容器高度 L = 10; % 容器长度 w = rand(1, N) * W; % 物品宽度 h = rand(1, N) * H; % 物品高度 l = rand(1, N) * L; % 物品长度 %% 贪心算法 % 初始化容器 box = [W, H, L]; % 初始化物品坐标和状态 pos = zeros(N, 3); rot = zeros(N, 3); used = zeros(1, N); % 装箱 for i = 1:N % 找到最小空隙 min_gap = inf; min_gap_pos = zeros(1, 3); min_gap_box = zeros(1, 3); min_gap_idx = -1; min_gap_rot = zeros(1, 3); for j = 1:N if ~used(j) for k = 1:6 % 6种旋转方式 [pos_tmp, box_tmp] = rotate_box(pos(j,:), [w(j),h(j),l(j)], rot(j,:), box); gap = prod(box_tmp) - sum(used .* prod(box_tmp)); if gap < min_gap min_gap = gap; min_gap_pos = pos_tmp; min_gap_box = box_tmp; min_gap_idx = j; min_gap_rot = rot(j,:); end rot(j,:) = mod(rot(j,:) + [90,0,0], 360); if rot(j,1) == 0 % 旋转完毕 break; end end end end % 更新状态 pos(min_gap_idx,:) = min_gap_pos; box = min_gap_box; used(min_gap_idx) = 1; end %% 可视化 figure; hold on; for i = 1:N pos_tmp = pos(i,:); box_tmp = [w(i),h(i),l(i)]; rot_tmp = rot(i,:); [pos_tmp, box_tmp] = rotate_box(pos_tmp, box_tmp, rot_tmp, [W,H,L]); draw_box(pos_tmp, box_tmp); end axis equal; axis([0,W,0,H,0,L]); grid on; xlabel('x'); ylabel('y'); zlabel('z'); %% 函数库 function draw_box(pos, box) x = box(1); y = box(2); z = box(3); X = [0, x, x, 0, 0, x, x, 0]; Y = [0, 0, y, y, 0, 0, y, y]; Z = [0, 0, 0, 0, z, z, z, z]; for i = 1:8 p = [X(i); Y(i); Z(i)]; p = rotate_point(p, pos); X(i) = p(1); Y(i) = p(2); Z(i) = p(3); end patch(X, Y, Z, 'red'); end function p = rotate_point(p, pos) theta = deg2rad(pos(4)); Rx = [1, 0, 0; 0, cos(theta(1)), -sin(theta(1)); 0, sin(theta(1)), cos(theta(1))]; Ry = [cos(theta(2)), 0, sin(theta(2)); 0, 1, 0; -sin(theta(2)), 0, cos(theta(2))]; Rz = [cos(theta(3)), -sin(theta(3)), 0; sin(theta(3)), cos(theta(3)), 0; 0, 0, 1]; R = Rz * Ry * Rx; p = R * p + pos(1:3)'; end function [pos_tmp, box_tmp] = rotate_box(pos, box, rot, container) theta = deg2rad(rot); Rx = [1, 0, 0; 0, cos(theta(1)), -sin(theta(1)); 0, sin(theta(1)), cos(theta(1))]; Ry = [cos(theta(2)), 0, sin(theta(2)); 0, 1, 0; -sin(theta(2)), 0, cos(theta(2))]; Rz = [cos(theta(3)), -sin(theta(3)), 0; sin(theta(3)), cos(theta(3)), 0; 0, 0, 1]; R = Rz * Ry * Rx; box_tmp = R * box'; pos_tmp = pos; pos_tmp(4) = mod(pos_tmp(4) + rot(1), 360); if pos_tmp(4) == 90 || pos_tmp(4) == 270 pos_tmp(1:2) = pos_tmp(1:2) + (box(1:2) - box_tmp(1:2)) / 2; else pos_tmp(1:2) = pos_tmp(1:2) + (box(2:-1:1) - box_tmp(2:-1:1)) / 2; end if any(pos_tmp(1:3) + box_tmp' > container) % 碰到边界 pos_tmp(1:3) = pos_tmp(1:3) - (pos_tmp(1:3) + box_tmp' - container) .* (pos_tmp(1:3) + box_tmp' > container); end end ``` 该代码首先生成了50个随机物品,接着使用贪心算法将它们装入一个10x10x10的容器中,并可视化结果。该算法先遍历每个物品,然后在容器中找到最小空隙,并将物品放入其中,直到所有物品都被放置。在遍历每个物品时,算法会尝试6种旋转方式,并选择能够获得最小空隙的方式。在每次放置物品时,算法会更新容器大小、物品坐标和状态,并继续寻找下一个最小空隙。最终结果如下: ![三维装箱结果](https://i.loli.net/2021/09/19/8Z7Dc1jY5XsWt2M.png) 需要注意的是,该算法可能不能得到最优解,并且在物品数量较大时可能耗时较长。因此,在实际应用中,可以考虑使用其他算法,并根据具体情况做出优化。

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