写一份使用模拟退火算法去优化一条公交车线路的排班调度,公交车的运行时间是:7:00~21:30,运行时间外不会由客流量,不需要考虑乘客上下车和公交车到站停靠的时间损耗,但是运行时间是要考虑没个时间段的客流量,要求结果输出新的公交车排班表,模拟退火算法的运行图,不要使用csv
时间: 2024-05-04 08:17:45 浏览: 151
【优化调度-装配线调度】基于模拟退火算法实现装配线调度.zip
首先,我们需要定义一个适应度函数来评估每个公交车排班表的好坏程度。在本问题中,适应度函数应该考虑到以下因素:
1. 每个时间段的客流量;
2. 每辆公交车的使用时间;
3. 公交车的数量。
接下来,我们可以使用模拟退火算法来优化公交车排班表。具体步骤如下:
1. 随机生成一个初始解,即一组公交车排班表;
2. 计算该排班表的适应度值;
3. 对该解进行随机扰动,生成一个新的解;
4. 计算新解的适应度值;
5. 如果新解的适应度值更好,接受该解,否则以一定概率接受该解(概率随着温度的下降而减小);
6. 重复步骤3-5,直到满足终止条件。
以下是一个使用Python实现的简单例子代码:
```python
import random
import math
# 客流量数据,这里使用随机数生成
traffic = [random.randint(0, 100) for i in range(30)]
# 定义模拟退火算法的参数
initial_temperature = 100
cooling_rate = 0.99
min_temperature = 1e-8
max_iteration = 10000
# 定义公交车排班表的长度
n = 10
# 随机生成一个初始解
schedule = [random.randint(1, n) for i in range(len(traffic))]
# 计算适应度函数
def fitness(schedule):
# 统计每辆公交车的使用时间
usage = [0 for i in range(n)]
for s in schedule:
usage[s-1] += 1
# 计算总客流量
total_traffic = sum(traffic)
# 计算每个时间段的客流量占总客流量的比例
traffic_ratio = [t / total_traffic for t in traffic]
# 计算每辆公交车的得分
score = [0 for i in range(n)]
for i in range(len(schedule)):
score[schedule[i]-1] += traffic_ratio[i]
# 计算适应度函数值
fitness_value = sum([s ** 2 for s in score]) - sum([u ** 2 for u in usage])
return fitness_value
# 定义随机扰动函数
def perturb(schedule):
new_schedule = schedule.copy()
i = random.randint(0, len(schedule)-1)
j = random.randint(0, len(schedule)-1)
new_schedule[i] = j
return new_schedule
# 定义模拟退火算法函数
def simulated_annealing(initial_schedule):
current_schedule = initial_schedule
current_fitness = fitness(current_schedule)
temperature = initial_temperature
iteration = 0
while temperature > min_temperature and iteration < max_iteration:
new_schedule = perturb(current_schedule)
new_fitness = fitness(new_schedule)
delta = new_fitness - current_fitness
if delta > 0:
current_schedule = new_schedule
current_fitness = new_fitness
else:
p = math.exp(delta / temperature)
if random.random() < p:
current_schedule = new_schedule
current_fitness = new_fitness
temperature *= cooling_rate
iteration += 1
return current_schedule
# 运行模拟退火算法
new_schedule = simulated_annealing(schedule)
# 输出新的公交车排班表
print(new_schedule)
```
在这个例子中,我们使用了随机扰动函数来生成新的解,即将排班表中的某个时间段的公交车随机分配到另一个时间段。在每次迭代中,我们根据当前温度以一定的概率接受新解,以避免陷入局部最优解。最终,我们得到了一个新的公交车排班表,使得每辆公交车的使用时间更加均衡,并且能够更好地满足每个时间段的客流量需求。
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