MATLAB 智能優化算法：從寫代碼到算法思想

曹旺，網名“隨心390”，知乎“優化算法交流地”主筆，哈爾濱工程大學碩士，現就職於船舶某研究院所，在校就曾發表多篇論文，其中被EI檢索1篇，精通MATLAB算法開發，擅長使用MATLAB編寫元啟發式算法解決組合優化問題。

第1章 遺傳算法求解0-1背包問題 1
1.1　問題描述 2
1.2　算法簡介 4
1.3　求解策略 5
1.4　MATLAB程序實現 12
1.5　實例驗證 22
1.5.1　輸入數據 22

2.1　問題描述 25
2.2　算法簡介 26
2.3　求解策略 28
2.4　MATLAB程序實現 33
2.4.1　構造初始路線函數 33
2.5　實例驗證 48
2.5.1　輸入數據 48

3.2　算法簡介 52
3.3　求解策略 57
3.5　實例驗證 70
3.5.1　輸入數據 70

4.1　問題描述 74
4.2　算法簡介 74
4.3　求解策略 76
4.5　實例驗證 96

5.1　問題描述 100
5.2　算法簡介 103
5.3　求解策略 106
5.3.1　確定下一個訪問點 107
5.3.2　構建螞蟻行走路線 110
5.3.3　將完整路徑轉換為配送方案 111
5.3.4　更新信息素濃度矩陣 111
5.4　MATLAB程序實現 112
5.4.1　確定下一個訪問點集合函數 112
5.4.2　確定下一個訪問點函數 113
5.4.3　將完整路徑轉換為配送方案函數 115
5.4.4　計算一條配送路線的距離函數 116
5.4.5　計算一個配送方案的行駛總距離 117
5.4.6　判斷函數 117
5.4.7　計算一條配送路線的裝載量函數 118
5.4.8　計算一個配送方案的總成本 118
5.4.9　輪盤賭函數 119
5.4.10　“信息素”矩陣更新函數 119
5.4.11　客量受限的車輛路徑問題配送路線圖函數 120
5.4.12　主函數 121
5.5　實例驗證 123
5.5.1　輸入數據 123
5.5.2　蟻群算法參數設置 124
5.5.3　實驗結果展示 124

第6章 模擬退火算法求解同時取送貨的車輛路徑問題 126
6.1　問題描述 127
6.2　算法簡介 130
6.3　求解策略 132
6.3.1　解的表示形式 132
6.3.2　目標函數 133
6.3.3　交換操作 135
6.3.4　逆轉操作 135
6.3.5　插入操作 136
6.3.6　接受準則 137
6.3.7　退火 137
6.4　MATLAB程序實現 137
6.4.1　將當前解轉換為配送方案函數 137
6.4.2　刪除配送方案中空路線函數 139
6.4.3　判斷函數 139
6.4.4　裝載量計算函數 140
6.4.5　違反裝載量約束之和計算函數 140
6.4.6　計算一條配送路線的距離函數 141
6.4.7　計算一個配送方案的行駛總距離 142
6.4.8　目標函數 142
6.4.9　交換操作函數 143
6.4.10　逆轉操作函數 143
6.4.11　插入操作函數 144
6.4.12　鄰域操作函數 144
6.4.13　輪盤賭函數 145
6.4.14　同時送取貨的車輛路徑問題配送路線圖函數 145
6.4.15　主函數 146
6.5　實例驗證 149
6.5.1　輸入數據 149
6.5.2　模擬退火算法參數設置 150
6.5.3　實驗結果展示 150

第7章 遺傳算法求解帶時間窗的車輛路徑問題 152
7.1　問題描述 153
7.2　算法簡介 157
7.3　求解策略 157
7.3.1　編碼與解碼 157
7.3.2　適應度函數 158
7.3.3　種群初始化 159
7.3.4　二元錦標賽選擇操作 160
7.3.5　交叉操作 160
7.3.6　變異操作 161
7.3.7　局部搜索操作 161
7.3.8　重組操作 162
7.3.9　遺傳算法求解帶時間窗的車輛路徑問題流程 163
7.4　MATLAB程序實現 163
7.4.1　構造VRPTW初始解函數 163
7.4.2　種群初始化函數 166
7.4.3　解碼函數 168
7.4.4　適應度函數 172
7.4.5　二元錦標賽選擇操作函數 175
7.4.6　交叉操作函數 176
7.4.7　變異操作函數 178
7.4.8　局部搜索操作 178
7.4.9　重組操作函數 185
7.4.10　VRPTW配送路線圖函數 186
7.4.11　主函數 187
7.5　實例驗證 189
7.5.1　輸入數據 189
7.5.2　數據預處理 190
7.5.3　遺傳算法參數設置 191
7.5.4　實驗結果展示 192

第8章 螢火蟲算法求解訂單分批問題 194
8.1　問題描述 195
8.2　算法簡介 198
8.3　求解策略 200
8.3.1　編碼與解碼 201
8.3.2　揀選路徑策略 201
8.3.3　目標函數與發光強度 203
8.3.4　種群初始化 204
8.3.5　計算兩隻螢火蟲之間的距離 204
8.3.6　螢火蟲位置更新 205
8.3.7　局部搜索操作 206
8.3.8　合併操作 207
8.3.9　螢火蟲算法求解訂單分批問題流程 208
8.4　MATLAB程序實現 208
8.4.1　解碼函數 208
8.4.2　刪除訂單分批方案中空訂單批次函數 210
8.4.3　判斷函數 210
8.4.4　裝載量計算函數 211
8.4.5　一批次訂單的揀選行走距離計算函數 212
8.4.6　一個訂單分批方案的揀選行走總距離計算函數 213
8.4.7　成本函數 214
8.4.8　種群目標函數值計算函數 215
8.4.9　種群初始化函數 216
8.4.10　兩隻螢火蟲之間的距離計算函數 217
8.4.11　螢火蟲位置更新函數 217
8.4.12　選擇操作函數 218
8.4.13　局部搜索操作函數 219
8.4.14　合併操作函數 226
8.4.15　主函數 227
8.5　實例驗證 229
8.5.1　輸入數據 229
8.5.2　螢火蟲算法參數設置 230
8.5.3　實驗結果展示 231

第9章 頭腦風暴優化算法求解帶時間窗和同時取送貨的車輛路徑問題 232
9.1　問題描述 233
9.2　算法簡介 239
9.3　求解策略 240
9.4　MATLAB程序實現 250
9.5　實例驗證 275
9.5.1　輸入數據 275
9.5.2　數據預處理 276
9.5.3　頭腦風暴優化算法參數設置 277
9.5.4　實驗結果展示 278

第10章 鯨魚優化算法求解開放式車輛路徑問題 280
10.1　問題描述 281
10.2　算法簡介 282
10.3　求解策略 283
10.4　MATLAB程序實現 290
10.5　實例驗證 302

參考文獻 280