请用禁忌搜索算法解决算例,用matlab代码

时间: 2024-10-21 08:07:45 浏览: 64
要使用禁忌搜索算法(Tabu Search, TS)解决给定的物流系统车辆路径优化问题,并提供 MATLAB 代码实现,以下是详细的步骤和代码: ### 1. 问题描述 - **分拨中心**:P (35, 35) - **客户点**:30个客户点,每个客户点的位置、需求量和服务时间窗口。 - **车辆参数**: - 车辆数:20辆 - 额定载重量:2000 kg - 有效服务时长:3.5小时 - 折损成本:50元/小时 - 早到惩罚成本:30元/小时 - 晚到惩罚成本:120元/小时 - 服务时长:10分钟 ### 2. 禁忌搜索算法步骤 1. **初始化**: - 生成初始解(每辆车只服务一个客户点) - 设置禁忌表长度 - 设置最大迭代次数 2. **邻域搜索**: - 生成当前解的邻域解 - 选择最佳邻域解 - 更新禁忌表 3. **终止条件**: - 达到最大迭代次数或最优解长时间未更新 ### 3. MATLAB 代码实现 ```matlab function [bestSolution, bestCost] = tabuSearchVRP() % 参数设置 maxIter = 2000; tabuLength = 20; numVehicles = 20; depot = [35, 35]; customers = [ 41, 49, 180, 15, 25; 55, 45, 200, 20, 30; 10, 43, 300, 35, 45; 55, 60, 450, 30, 40; 30, 60, 200, 150, 160; 50, 35, 100, 150, 160; 15, 10, 500, 110, 120; 30, 5, 200, 135, 145; 5, 80, 200, 50, 60; 45, 65, 400, 40, 50; 13, 65, 350, 80, 90; 2, 60, 600, 100, 110; 75, 5, 250, 100, 110; 96, 38, 150, 70, 80; 36, 26, 150, 170, 180; 85, 77, 200, 65, 75; 87, 69, 260, 80, 90; 53, 3, 500, 130, 140; 81, 52, 380, 105, 115; 16, 18, 280, 90, 100; 4, 18, 100, 70, 80; 76, 92, 300, 90, 100; 80, 26, 450, 100, 110; 93, 8, 300, 70, 80; 29, 97, 300, 105, 115; 53, 87, 200, 72, 82; 67, 34, 200, 125, 135; 71, 78, 250, 65, 75; 89, 87, 350, 110, 120; 53, 30, 550, 13, 23 ]; % 计算距离矩阵 distMatrix = calculateDistanceMatrix(depot, customers); % 初始化解 initialSolution = initializeSolution(numVehicles, size(customers, 1)); currentSolution = initialSolution; bestSolution = initialSolution; bestCost = calculateTotalCost(currentSolution, distMatrix, customers); % 禁忌表 tabuList = cell(tabuLength, 1); for iter = 1:maxIter % 生成邻域解 neighborhood = generateNeighborhood(currentSolution); % 选择最佳邻域解 [newSolution, newCost] = selectBestNeighbor(neighborhood, distMatrix, customers, tabuList); % 更新当前解 if newCost < bestCost bestSolution = newSolution; bestCost = newCost; end currentSolution = newSolution; % 更新禁忌表 updateTabuList(tabuList, newSolution); % 终止条件 if mod(iter, 100) == 0 fprintf('Iteration %d: Best Cost = %.2f\n', iter, bestCost); end end end function distMatrix = calculateDistanceMatrix(depot, customers) n = size(customers, 1); distMatrix = zeros(n+1, n+1); % 计算分拨中心到所有客户点的距离 for i = 1:n distMatrix(1, i+1) = norm(depot - customers(i, :)); distMatrix(i+1, 1) = distMatrix(1, i+1); end % 计算客户点之间的距离 for i = 1:n for j = 1:n if i ~= j distMatrix(i+1, j+1) = norm(customers(i, :) - customers(j, :)); end end end end function solution = initializeSolution(numVehicles, numCustomers) solution = cell(numVehicles, 1); for i = 1:numVehicles if i <= numCustomers solution{i} = i; else solution{i} = []; end end end function neighborhood = generateNeighborhood(solution) numVehicles = length(solution); neighborhood = {}; for i = 1:numVehicles for j = i+1:numVehicles if ~isempty(solution{i}) && ~isempty(solution{j}) % 交换客户点 temp = solution{i}; solution{i} = solution{j}; solution{j} = temp; neighborhood{end+1} = solution; % 插入客户点 for k = 1:length(solution{i}) temp = solution{i}; solution{i}(k) = solution{j}(1); solution{j}(1) = []; neighborhood{end+1} = solution; solution{i} = temp; end for k = 1:length(solution{j}) temp = solution{j}; solution{j}(k) = solution{i}(1); solution{i}(1) = []; neighborhood{end+1} = solution; solution{j} = temp; end end end end end function [bestNeighbor, bestCost] = selectBestNeighbor(neighborhood, distMatrix, customers, tabuList) bestCost = inf; bestNeighbor = []; for i = 1:length(neighborhood) cost = calculateTotalCost(neighborhood{i}, distMatrix, customers); if cost < bestCost && ~isInTabuList(neighborhood{i}, tabuList) bestCost = cost; bestNeighbor = neighborhood{i}; end end end function isInTabu = isInTabuList(solution, tabuList) isInTabu = false; for i = 1:length(tabuList) if isequal(solution, tabuList{i}) isInTabu = true; return; end end end function updateTabuList(tabuList, newSolution) tabuList = circshift(tabuList, 1); tabuList{1} = newSolution; end function totalCost = calculateTotalCost(solution, distMatrix, customers) totalCost = 0; numVehicles = length(solution); for i = 1:numVehicles if ~isempty(solution{i}) route = [1, solution{i} + 1]; % 加上分拨中心 routeCost = 0; for j = 1:length(route)-1 routeCost = routeCost + distMatrix(route(j), route(j+1)); end routeCost = routeCost * 5; % 运输成本 routeCost = routeCost + 80; % 启动成本 % 计算时间和惩罚成本 currentTime = 0; for j = 2:length(route)-1 currentTime = currentTime + distMatrix(route(j-1), route(j)) / 60; % 行驶时间 currentTime = currentTime + 10 / 60; % 服务时间 startTime = customers(route(j)-1, 3) / 60; endTime = customers(route(j)-1, 4) / 60; if currentTime < startTime routeCost = routeCost + (startTime - currentTime) * 30; % 早到惩罚 elseif currentTime > endTime routeCost = routeCost + (currentTime - endTime) * 120; % 晚到惩罚 end end currentTime = currentTime + distMatrix(route(end-1), route(end)) / 60; % 返回分拨中心时间 if currentTime > 3.5 routeCost = routeCost + (currentTime - 3.5) * 50; % 超时折损成本 end totalCost = totalCost + routeCost; end end end ``` ### 4. 运行代码 将上述代码保存为 `tabuSearchVRP.m` 文件,然后在 MATLAB 中运行 `tabuSearchVRP` 函数即可得到最优解和最小成本。 ### 5. 结果分析 - **最优解**:输出的最佳配送方案和总成本。 - **性能评估**:可以通过调整参数(如最大迭代次数、禁忌表长度等)来进一步优化算法性能。 希望这段代码能帮助你解决物流系统车辆路径优化问题!如果有任何问题或需要进一步的帮助,请随时联系我。
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