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求解车辆路径问题的改进离散差分进化算法

于凯营 徐斌

于凯营, 徐斌. 求解车辆路径问题的改进离散差分进化算法[J]. 上海工程技术大学学报, 2024, 38(4): 363-369. doi: 10.12299/jsues.23-0215
引用本文: 于凯营, 徐斌. 求解车辆路径问题的改进离散差分进化算法[J]. 上海工程技术大学学报, 2024, 38(4): 363-369. doi: 10.12299/jsues.23-0215
YU Kaiying, XU Bin. Improved discrete differential evolution algorithm for solving vehicle routing problem[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2024, 38(4): 363-369. doi: 10.12299/jsues.23-0215
Citation: YU Kaiying, XU Bin. Improved discrete differential evolution algorithm for solving vehicle routing problem[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2024, 38(4): 363-369. doi: 10.12299/jsues.23-0215

求解车辆路径问题的改进离散差分进化算法

doi: 10.12299/jsues.23-0215
基金项目: 国家自然科学基金资助(61703268)
详细信息
    作者简介:

    于凯营(1995 − ),男,硕士生,研究方向为车辆路径优化。E-mail:kmkying@foxmail.com

    通讯作者:

    徐 斌(1984 − ),男,副教授,博士,研究方向为智能计算及应用。E-mail:bxu@sues.edu.cn

  • 中图分类号: TP183

Improved discrete differential evolution algorithm for solving vehicle routing problem

  • 摘要: 针对带容量约束的车辆路径问题易受客户位置和需求等不确定因素影响,导致最优解不可行或非最优等问题,提出一种改进的离散差分进化算法。利用贪心法构建初始解,提高初始解质量;根据整数排列特征重新设计变异算子,并对问题模型改进交叉算子,提高了算法性能;设计融合局部重定位、条件交换及最大贡献度移除机制的局部搜索策略,提高了算法的探索能力。基准测试集仿真试验表明,在33个测试算例中,改进算法能找到31个算例的最优值,较对比算法有更好的求解能力,能有效解决带容量约束的车辆路径问题。
  • 图  1  路径内客户重定位过程

    Figure  1.  Customer repositioning process within path

    图  2  路径间客户交换过程

    Figure  2.  Customer exchange process between paths

    图  3  改进差分进化算法流程图

    Figure  3.  Flow chart of IDDELS

    图  4  最优配送路径

    Figure  4.  Optimal delivery path

    图  5  最优解的偏差累计

    Figure  5.  Accumulated deviation of the optimal solution

    表  1  基准测试集中算例的测试结果

    Table  1.   Test results of examples in benchmark set

    算例 BKR SEGDE MDE ABC-ALNS AGGWOA IDDELS
    BEST DEV/% BEST DEV/% BEST DEV/% BEST DEV/% BEST DEV/%
    A-n32-k5 784 813 3.70 784 0.00 784 0.00 784 0.00 784 0.00
    A-n33-k5 661 680 2.87 661 0.00 661 0.00 661 0.00 661 0.00
    A-n33-k6 742 746 0.54 742 0.00 742 0.00 742 0.00 742 0.00
    A-n34-k5 778 789 1.41 778 0.00 778 0.00 778 0.00 778 0.00
    A-n36-k5 799 805 0.75 799 0.00 799 0.00 799 0.00 799 0.00
    A-n37-k5 669 685 2.39 669 0.00 669 0.00 669 0.00 669 0.00
    A-n37-k6 949 954 0.53 949 0.00 953 0.42 949 0.00 949 0.00
    A-n38-k5 730 734 0.55 730 0.00 730 0.00 730 0.00
    A-n39-k6 831 852 2.53 834 0.36 833 0.24 831 0.00
    A-n44-k6 937 943 0.64 948 1.17 937 0.00 937 0.00
    A-n45-k7 1146 1203 4.97 1146 0.00 1153 0.61 1146 0.00 1146 0.00
    A-n46-k7 914 935 2.30 917 0.33 914 0.00 914 0.00
    A-n48-k7 1073 1129 5.22 1073 0.00 1073 0.00 1073 0.00 1073 0.00
    A-n53-k7 1010 1014 0.40 1017 0.69 1016 0.59
    A-n54-k7 1167 1167 0.00 1174 0.60 1176 0.77 1167 0.00
    A-n55-k9 1073 1074 0.09 1074 0.09 1073 0.00
    B-n31-k5 672 679 1.04 672 0.00 672 0.00
    B-n34-k5 788 790 0.25 788 0.00 788 0.00 788 0.00
    B-n35-k5 955 970 1.57 955 0.00 955 0.00 955 0.00
    B-n38-k6 805 825 2.48 805 0.00 805 0.00
    B-n39-k5 549 563 2.55 549 0.00 549 0.00 549 0.00
    B-n43-k6 742 775 4.45 742 0.00 742 0.00 742 0.00
    B-n44-k7 909 931 2.42 909 0.00 909 0.00 909 0.00
    B-n45-k5 751 755 0.53 754 0.00 751 0.00 751 0.00
    B-n50-k7 741 766 3.37 741 0.00 741 0.00 741 0.00
    B-n52-k7 747 747 0.00 749 0.27 748 0.13
    P-n16-k8 450 451 0.22 450 0.00 450 0.00 450 0.00 450 0.00
    P-n19-k2 212 213 0.47 212 0.00 212 0.00 212 0.00
    P-n20-k2 216 217 0.46 216 0.00 216 0.00 216 0.00 216 0.00
    P-n22-k2 216 218 0.93 216 0.00 216 0.00 216 0.00 216 0.00
    P-n23-k8 529 531 0.38 529 0.00 529 0.00 529 0.00 534 0.90
    P-n40-k5 458 508 10.92 458 0.00 458 0.00 458 0.00 458 0.00
    P-n45-k5 510 563 10.39 510 0.00 510 0.00 510 0.00 510 0.00
    P-n50-k7 554 554 0.00 555 0.18 554 0.00 557 0.54
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    表  2  随机法和贪心法对比

    Table  2.   Comparison between random and greedy methods

    算例 随机法 贪心法
    A-n32-k5 1.26 0.19
    A-n34-k5 1.12 0.16
    A-n45-k7 0.99 0.17
    A-n54-k7 1.44 0.20
    A-n61-k9 1.61 0.26
    A-n65-k9 1.85 0.23
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    表  3  IDDE算法与DE算法对比

    Table  3.   Comparison between IDDE and DE algorithms

    算例 DE IDDE
    A-n32-k5 0.19 0.10
    A-n34-k5 0.15 0.04
    A-n45-k7 0.19 0.05
    A-n54-k7 0.22 0.06
    A-n61-k9 0.25 0.09
    A-n65-k9 0.23 0.10
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  • 收稿日期:  2023-10-11
  • 刊出日期:  2024-12-31

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