1.一種基于帝國主義競爭算法的車輛路徑規(guī)劃方法,其特征在于,包括以下步驟:
S1、建立區(qū)域環(huán)境交通圖,結合區(qū)域環(huán)境交通圖給出物流中心和配送點的點集、弧集,以及給出物流中心及各配送點相互間的距離值;所述點集指物流中心和配送點在區(qū)域環(huán)境交通圖上的位置點集合,弧集指物流中心與配送點之間的道路集合;
S2、建立初始帝國,通過亂序算法并依據(jù)步驟S1的點集與弧集隨機生成N個路徑,計算各路徑的總距離,定義N個國家,通過路徑總距離與國家權力的關系式來評估各國家的國家權力,接著按照國家權力排序并將所有國家分成殖民國家和殖民地,生成權力最大的Nimp個殖民國家,即Nimp個帝國和Ncol=N-Nimp個殖民地,分別存儲殖民國家和殖民地的權力表;
S3、帝國內(nèi)的同化操作:殖民國家以自身路徑為基準,依據(jù)一定同化率隨機地替換和改變殖民地路徑中的部分點集;
S4、帝國內(nèi)的革命操作:殖民地隨機改變自身路徑的部分地點位置,變化方式為節(jié)點的0-1交換和1-1交換,并重新評估殖民國家和殖民地的權力,若后者力大于前者,則取代前者形成新的帝國;
S5、帝國內(nèi)的增強操作:根據(jù)殖民國家權力表,對權力最小的殖民國家進行增強,增強方式為:隨機移除該殖民國家路徑中部分點集,再將移除的點集隨機重排并依次插入剩余地點中所以可能的位置,接著重新評估殖民國家增強前后的權力,保留權力大的殖民國家;
S6、帝國間的競爭操作:以帝國為單位,計算帝國內(nèi)殖民國家和所有殖民地的標準化加權權力和,通過評估所有帝國權力,將最弱帝國的最弱殖民地分配給最強帝國,此外,當某個帝國內(nèi)沒有任何殖民地時視為帝國消失,則該帝國的殖民國家也被分配給最強帝國作為殖民地;
S7、迭代判斷:判斷是否一個帝國是否到達預設迭代次數(shù),若是則停止運算,輸出權力最大殖民國家的路徑作為最優(yōu)解,若否,則返回S3。
2.如權利要求1所述的一種基于帝國主義競爭算法的車輛路徑規(guī)劃方法,其特征在于,所述步驟S1具體包括:首先給出物流中心和配送點的點集,定義G=(V,E,D)為需要貨物配送的區(qū)域環(huán)境交通圖,其中V={1,2,…,M}為物流中心和要經(jīng)過的配送點的集合,即點集,設V1為物流中心,E={(i,j)|(i,j∈V),i≠j}為物流中心與各配送點之間的道路集合,即弧集,距離矩陣D=[dij]M×M中每一個元素表示物流中心或配送點i與物流中心或配送點j的距離,且有dij>0,dii=+∞,i,j∈V。
3.如權利要求2所述的一種基于帝國主義競爭算法的車輛路徑規(guī)劃方法,其特征在于,所述步驟S2具體包括:
S21、初始化路徑和距離:構建初始路徑解,即對除V1以外的點集{V2,V3,…,VM}進行N次亂序排列,生成N條不同路徑L={L1,L2,…,LN}及其路徑總距離dist={dist1,dist2,…,distN},其中所有路徑的初始點均為物流中心V1,則一條車輛配送路徑的總距離為
S22、初始化國家和權力:定義N個國家C={C1,C2,…,CN}及其國家權力c={c1,c2,…,cN},并將路徑總距離dist與國家權力c建立相關性其中cn、distn分別表示第n個國家的權力和對應的路徑總距離,初始化當前迭代次數(shù)iter=1和預設迭代次數(shù)iter_final;
S23、殖民國家的殖民地分配:按照國家權力從大到小對所有國家進行排序,取權力最大的Nimp個國家作為殖民國家,它們的權力定義為c_impi,i=1,2,…,Nimp,剩余Ncol=N-Nimp個作為殖民地,它們權力定義為c_colj,j=1,2,…,Ncol;然后對殖民國家權力標準化有接著根據(jù)分配公式N_impi=round{p_impi·Ncol}將所有殖民地分配給殖民國家,第n個殖民國家可分得N_impi個殖民地,且滿足其中round表示取整函數(shù),至此,結束Nimp個帝國的初始化過程。
4.如權利要求1所述的一種基于帝國主義競爭算法的車輛路徑規(guī)劃方法,其特征在于,所述步驟S3具體包括:
S31、初始化同化率:生成M個[0,1]間的隨機數(shù),M個隨機數(shù)對應殖民國家路徑解中的M個序號;定義同化率ρ,取值范圍為0<ρ<1;
S32、路徑解的局部同化:隨機數(shù)小于等于ρ的序號處視作同化地點,同化方式為殖民國家在這些序號處的地點編號直接作為同化后殖民地在相同序號處的地點編號;
S33、路徑解的局部保持:對于隨機數(shù)大于ρ的序號,若殖民地在這些序號處的地點編號未在局部同化時出現(xiàn)過,則視作被保持,保持方式為殖民地在這些序號處的地點編號直接作為保持后殖民地在相同序號處的地點編號;
S34、路徑解的局部重排:對于隨機數(shù)大于ρ的序號,若殖民地在這些序號處的地點編號已在局部同化時出現(xiàn)過,則視作被重排,重排方式為將殖民國家在這些序號處的地點編號,一一插入局部保持后殖民地路徑的任意位置,并取最小增加距離的位置;
S35替換:將局部重排后殖民地替換原有殖民地。
5.如權利要求4所述的一種基于帝國主義競爭算法的車輛路徑規(guī)劃方法,其特征在于,所述步驟S4包括如下具體步驟:
S41、0-1交換:在殖民地路徑中隨機選擇一個除初始地點以外的地點,將該點依次插入其他位置,并取最小增加距離的位置,若有更優(yōu)解,替換原解,若無,則保留原解;
S42、1-1交換:殖民地路徑中隨機選擇一個除初始地點以外的地點,與其他位置依次交換,并取最小增加距離的位置;若有更優(yōu)解,替換原解,若無,則保留原解;
S43、評估和革命:對所有殖民地進行0-1和1-1交換后,評估帝國內(nèi)的殖民國家和殖民地權力并進行排序,若殖民地的最高權力大于殖民國家,則該殖民地和殖民國家交換身份。
6.如權利要求4所述的一種基于帝國主義競爭算法的車輛路徑規(guī)劃方法,其特征在于,所述步驟S5包括如下具體步驟:
S51、m-m交換:根據(jù)殖民國家權力表,將權力最小的殖民國家作為增強對象,從殖民國家路徑中隨機移除m個地點,再將這m個地點按順序依次插入剩余M-m個地點中所有可能的位置,每次插入取最小增加距離的位置,直至m個地點插入完畢;
S52、評估和增強:對m-m交換前后的殖民國家路徑解進行評估,若有更優(yōu)解,替換原解,視為帝國增強成功,若無,則保留原解。
7.如權利要求4所述的一種基于帝國主義競爭算法的車輛路徑規(guī)劃方法,其特征在于,所述S6中包括如下具體步驟:
S61、計算帝國權力:在Nimp個帝國中,第i個帝國由1個殖民國家和N_impi個殖民地組成,第i個帝國的權力Ti由殖民國家權力c_impi和殖民地權力c_colj加權組成,計算如下:
接著對Nimp個帝國權力進行標準化有:
且滿足因此有帝國權力向量
S62、殖民地吞并:定義與Tp相同維的隨機向量其元素均服從均勻分布Rpi~U(0,(1+N_impi)/N),并定義概率向量:
Dp=Tp-Rp={Dp1,Dp2,…,Dpimp}
={Tp1-Rp1,Tp2-Rp2,…,Tpimp-Rpimp}
接著找到max{Dp}和min{Dp}所對應的最強和最弱帝國,并找到最弱帝國中權力最小殖民地min{c_col1,c_col2,…},將其分配給最強帝國,更新最強和最弱帝國的殖民地數(shù)量。
S63、帝國吞并:判斷是否存在無殖民地的帝國,若是,則該帝國的殖民國家分配給最強帝國當殖民地,帝國和殖民國家數(shù)量均為Nimp=Nimp-1。
8.如權利要求4所述的一種基于帝國主義競爭算法的車輛路徑規(guī)劃方法,其特征在于,所述S7中具體內(nèi)容如下:
判斷當前帝國數(shù)量是否為一或者迭代次數(shù)是否大于等于iter_final,若是,則停止運算,輸出權力最大殖民國家的路徑作為最優(yōu)解,若否,則返回S3,iter=iter+1。