2026/2/9 7:28:43
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学校网站系统,开网络公司的小说,易优cms企业网站管理系统,推广app赚钱的平台✅作者简介#xff1a;热爱科研的Matlab仿真开发者#xff0c;擅长数据处理、建模仿真、程序设计、完整代码获取、论文复现及科研仿真。#x1f34e; 往期回顾关注个人主页#xff1a;Matlab科研工作室#x1f447; 关注我领取海量matlab电子书和数学建模资料 #x1f34…✅作者简介热爱科研的Matlab仿真开发者擅长数据处理、建模仿真、程序设计、完整代码获取、论文复现及科研仿真。 往期回顾关注个人主页Matlab科研工作室 关注我领取海量matlab电子书和数学建模资料个人信条格物致知,完整Matlab代码获取及仿真咨询内容私信。 内容介绍引言TWVRP—— 物流路径优化的 “硬核卡点”物流配送的 “时间争夺战”TWVRP 的现实意义在电商蓬勃发展的今天每一次购物狂欢节的背后都是一场物流配送的 “时间争夺战”。当你在 “双 11”“618” 等大促中抢购心仪商品后是不是总在焦急地盼着快递早日送达而外卖行业更是如此骑手们争分夺秒只为在用户期望的时间内送上美食。这背后都隐藏着一个复杂而关键的问题 —— 带时间窗车辆路径问题TWVRP。从本质上讲TWVRP 就是在满足一系列约束条件下为车辆规划最优的配送路径。这些约束条件包括客户要求的时间窗即车辆必须在特定时间段内到达客户处车辆自身的容量限制不能超载运输以及可能存在的其他限制如车辆行驶里程、司机工作时间等。其目标是在满足这些约束的同时尽可能降低配送的总成本包括车辆行驶的距离、时间成本、人力成本等 。例如在一次电商大促后的配送中某物流中心需要向众多客户配送商品。客户 A 要求在上午 10 点到 12 点之间收到货物客户 B 的时间窗是下午 2 点到 4 点且每个客户的订单量不同这就需要合理安排车辆的行驶路线和出发时间确保既能满足客户的时间要求又能让车辆在满载的情况下高效运行避免出现空驶或延误的情况。然而TWVRP 可不是一个简单的问题它属于 NP 难组合优化问题。这意味着随着问题规模的增大如客户数量增多、配送区域扩大使用传统的算法来求解最优解计算量会呈指数级增长在实际应用中几乎无法在可接受的时间内得到结果。因此寻找高效的求解算法成为了物流领域的研究热点。单一算法的 “痛点”为何需要狼群 模拟退火双剑合璧在求解 TWVRP 的征程中众多智能算法纷纷登场其中狼群算法和模拟退火算法备受关注。但它们作为单一算法时都有着各自难以忽视的 “痛点”。狼群算法灵感源于狼群在自然界中的协作捕猎行为具有较强的全局搜索能力和群体协作性。在初始阶段狼群能够快速在解空间中分散搜索找到一些较优的区域。但随着迭代的进行它容易陷入局部最优解。就像一群狼在追捕猎物时如果在某个区域发现了一些看起来像猎物的踪迹它们可能就会集中精力在这个区域搜索而忽略了其他可能存在真正猎物的地方导致无法找到全局最优的 “猎物”也就是无法得到 TWVRP 的全局最优解。模拟退火算法借鉴了金属退火的过程通过一定的概率接受恶化解有机会跳出局部最优解。它的优点是理论上可以在无限的时间内找到全局最优解但在实际应用中它的收敛速度较慢。想象一下金属退火需要慢慢降温才能达到理想的状态模拟退火算法在寻找最优解时也需要经过大量的迭代和计算逐步降低接受恶化解的概率这个过程耗时较长对于需要快速响应的物流配送场景来说显然不太适用。正是由于单一狼群算法和模拟退火算法的这些短板将两者融合成为了一种极具潜力的解决方案。狼群算法的群体协作能力可以在初始阶段快速探索解空间找到一些较优的区域为后续的优化提供良好的基础而模拟退火算法的概率接受机制则像一个 “救星”在狼群算法陷入局部最优时给予它跳出局部最优的机会继续寻找更优的解。两者 “双剑合璧”有望为 TWVRP 问题提供更高效、更优质的解决方案在满足物流配送时间窗和其他约束的前提下最大程度地降低配送成本提升物流效率。一级标题 2基础扫盲TWVRP 与核心算法的 “底层逻辑”基础扫盲TWVRP 与核心算法的 “底层逻辑”一文读懂 TWVRP定义、约束与目标函数带时间窗车辆路径问题TWVRP从学术定义来讲它是在经典车辆路径问题VRP基础上发展而来增加了客户服务时间窗这一关键约束 。在经典 VRP 中目标是规划车辆从配送中心出发遍历一系列客户点后返回配送中心的路径使得总行驶距离最短或总运输成本最低等。而 TWVRP 在此基础上要求车辆必须在客户指定的时间窗内到达并提供服务。具体来看TWVRP 存在以下核心约束条件车辆容量限制每辆配送车辆都有其最大承载量在一次配送任务中车辆装载的货物总量不能超过其容量。比如一辆小型厢式货车的载货量为 2 吨在配送过程中它所装载的各类货物总重量就不能超过 2 吨否则会影响车辆行驶安全和配送效率还可能违反交通法规。时间窗硬性要求客户指定的时间窗分为最早到达时间和最晚到达时间。车辆如果早于最早到达时间到达可能需要等待这会增加等待成本如果晚于最晚到达时间到达则可能导致客户不满甚至需要支付违约金。例如某客户的时间窗为上午 9 点到 11 点车辆 9 点前到达可能需要在客户处等待而 11 点之后到达就违反了时间窗约束。路径闭合性车辆从配送中心出发完成一系列客户点的服务后最终必须返回配送中心形成一个闭合的路径。这是保证配送业务完整性的基本要求确保车辆不会在配送途中无故停留或消失保障了货物的正常配送流程。狼群算法WPA模拟狼群狩猎的协作寻优机制狼群算法三大核心行为头狼引领 探狼侦查 猛狼围攻狼群算法WPA是一种基于群体智能的优化算法其灵感来源于狼群在自然界中的狩猎行为和社会结构。在狼群算法中每只狼都扮演着特定的角色通过相互协作来寻找最优解就如同狼群在草原上共同捕猎以获取食物一样。头狼在狼群算法中处于核心领导地位它代表着当前狼群所发现的最优解。头狼负责指挥整个狼群的行动决定搜索方向和策略。在求解 TWVRP 时头狼所对应的路径就是当前找到的最优配送路径。例如在一次配送任务中头狼的路径可能是经过一系列客户点且总行驶距离较短、满足时间窗约束和车辆容量限制的路径其他狼会根据头狼的指引来调整自己的搜索方向朝着更优的解前进。探狼则像是狼群中的先锋部队它们的主要任务是在解空间中进行随机游走探索未知区域寻找潜在的更优解也就是可能存在的更优配送路径。探狼在搜索过程中会根据一定的规则随机改变自己的位置以扩大搜索范围。当某只探狼发现了比头狼位置更优的解时它就有可能晋升为新的头狼并召唤其他狼前来聚集。比如探狼在探索过程中偶然发现了一条新的路径这条路径不仅行驶距离更短而且能更好地满足客户的时间窗要求那么这只探狼就会成为新的头狼带领狼群向这个更优的方向发展。猛狼是狼群中的强壮力量当探狼发现猎物潜在的更优解或者头狼召唤时猛狼会迅速响应朝着头狼或者猎物的方向奔袭。在奔袭过程中猛狼会不断调整自己的位置协同探狼对猎物进行围攻力求将猎物成功捕获。这一过程在算法中对应着对局部区域进行精细搜索以进一步优化当前的解。在解决 TWVRP 时猛狼会在头狼指引的区域内对配送路径进行更加细致的调整如微调车辆到达各个客户点的顺序和时间以找到更优的配送方案。狼群算法的优势与局限速度快但易 “卡壳”狼群算法具有诸多显著优势。首先它的收敛速度相对较快。在初始阶段狼群通过探狼的随机游走和群体协作可以快速在解空间中分散搜索迅速找到一些较优的区域大大缩小了后续搜索的范围。例如在处理大规模的 TWVRP 时狼群算法能够在较短的时间内找到一个相对较优的配送路径方案为后续的优化提供了良好的基础。其次狼群算法具有较强的鲁棒性对不同类型的问题和不同规模的数据集都有较好的适应性。它能够在复杂的解空间中有效地搜索不易受到问题本身特性的影响。比如无论是配送区域地形复杂还是客户需求变化多样的情况狼群算法都能尝试找到合适的解决方案。然而狼群算法也存在一定的局限性。其中最突出的问题是在迭代后期容易陷入局部最优解。随着搜索的进行狼群可能会在某个局部区域内找到一个看起来比较优的解就像狼群在某个区域发现了一些猎物踪迹后就集中精力在这个区域搜索而忽略了其他可能存在更优解的地方。当狼群算法陷入局部最优时它很难自动跳出这个局部最优解继续寻找全局最优解导致最终得到的结果并非是全局最优的配送路径方案。这就需要结合其他算法或策略来帮助它跳出局部最优以提高求解的质量。⛳️ 运行结果 部分代码%有6个城市当前解为123456我们随机选择两个位置然后将这第一个位置上的元素插入到第二个元素后面。%比如说第一个选择5这个位置第二个选择2这个位置则插入后的解为125346。%输入route1 路线1%输出route2 经过插入结构变换后的路线2function route2Insertion(route1)nlength(route1);seqrandperm(n);Iseq(1:2);i1I(1);i2I(2);if i1i2route2route1([1:i1-1 i11:i2 i1 i21:end]);elseroute2route1([1:i2 i1 i21:i1-1 i11:end]);endend 参考文献团队擅长辅导定制多种科研领域MATLAB仿真助力科研梦 各类智能优化算法改进及应用生产调度、经济调度、装配线调度、充电优化、车间调度、发车优化、水库调度、三维装箱、物流选址、货位优化、公交排班优化、充电桩布局优化、车间布局优化、集装箱船配载优化、水泵组合优化、解医疗资源分配优化、设施布局优化、可视域基站和无人机选址优化、背包问题、 风电场布局、时隙分配优化、 最佳分布式发电单元分配、多阶段管道维修、 工厂-中心-需求点三级选址问题、 应急生活物质配送中心选址、 基站选址、 道路灯柱布置、 枢纽节点部署、 输电线路台风监测装置、 集装箱调度、 机组优化、 投资优化组合、云服务器组合优化、 天线线性阵列分布优化、CVRP问题、VRPPD问题、多中心VRP问题、多层网络的VRP问题、多中心多车型的VRP问题、 动态VRP问题、双层车辆路径规划2E-VRP、充电车辆路径规划EVRP、油电混合车辆路径规划、混合流水车间问题、 订单拆分调度问题、 公交车的调度排班优化问题、航班摆渡车辆调度问题、选址路径规划问题、港口调度、港口岸桥调度、停机位分配、机场航班调度、泄漏源定位 机器学习和深度学习时序、回归、分类、聚类和降维2.1 bp时序、回归预测和分类2.2 ENS声神经网络时序、回归预测和分类2.3 SVM/CNN-SVM/LSSVM/RVM支持向量机系列时序、回归预测和分类2.4 CNN|TCN|GCN卷积神经网络系列时序、回归预测和分类2.5 ELM/KELM/RELM/DELM极限学习机系列时序、回归预测和分类2.6 GRU/Bi-GRU/CNN-GRU/CNN-BiGRU门控神经网络时序、回归预测和分类2.7 ELMAN递归神经网络时序、回归\预测和分类2.8 LSTM/BiLSTM/CNN-LSTM/CNN-BiLSTM/长短记忆神经网络系列时序、回归预测和分类2.9 RBF径向基神经网络时序、回归预测和分类2.10 DBN深度置信网络时序、回归预测和分类2.11 FNN模糊神经网络时序、回归预测2.12 RF随机森林时序、回归预测和分类2.13 BLS宽度学习时序、回归预测和分类2.14 PNN脉冲神经网络分类2.15 模糊小波神经网络预测和分类2.16 时序、回归预测和分类2.17 时序、回归预测预测和分类2.18 XGBOOST集成学习时序、回归预测预测和分类2.19 Transform各类组合时序、回归预测预测和分类方向涵盖风电预测、光伏预测、电池寿命预测、辐射源识别、交通流预测、负荷预测、股价预测、PM2.5浓度预测、电池健康状态预测、用电量预测、水体光学参数反演、NLOS信号识别、地铁停车精准预测、变压器故障诊断图像处理方面图像识别、图像分割、图像检测、图像隐藏、图像配准、图像拼接、图像融合、图像增强、图像压缩感知 路径规划方面旅行商问题TSP、车辆路径问题VRP、MVRP、CVRP、VRPTW等、无人机三维路径规划、无人机协同、无人机编队、机器人路径规划、栅格地图路径规划、多式联运运输问题、 充电车辆路径规划EVRP、 双层车辆路径规划2E-VRP、 油电混合车辆路径规划、 船舶航迹规划、 全路径规划规划、 仓储巡逻 无人机应用方面无人机路径规划、无人机控制、无人机编队、无人机协同、无人机任务分配、无人机安全通信轨迹在线优化、车辆协同无人机路径规划 通信方面传感器部署优化、通信协议优化、路由优化、目标定位优化、Dv-Hop定位优化、Leach协议优化、WSN覆盖优化、组播优化、RSSI定位优化、水声通信、通信上传下载分配 信号处理方面信号识别、信号加密、信号去噪、信号增强、雷达信号处理、信号水印嵌入提取、肌电信号、脑电信号、信号配时优化、心电信号、DOA估计、编码译码、变分模态分解、管道泄漏、滤波器、数字信号处理传输分析去噪、数字信号调制、误码率、信号估计、DTMF、信号检测电力系统方面微电网优化、无功优化、配电网重构、储能配置、有序充电、MPPT优化、家庭用电 元胞自动机方面交通流 人群疏散 病毒扩散 晶体生长 金属腐蚀 雷达方面卡尔曼滤波跟踪、航迹关联、航迹融合、SOC估计、阵列优化、NLOS识别 车间调度零等待流水车间调度问题NWFSP 、 置换流水车间调度问题PFSP、 混合流水车间调度问题HFSP 、零空闲流水车间调度问题NIFSP、分布式置换流水车间调度问题 DPFSP、阻塞流水车间调度问题BFSP