求解多维背包问题的MapReduce蚁群优化算法

应用MapReduce编程模式实现蚁群优化算法的并行化计算,提出基于MapReduce的改进背包问题蚁群算法.通过改进概率计算时机、轮盘赌、交叉、变异等技术,降低蚁群算法的计算复杂度.在云计算环境中应用该算法分布式并行地求解大规模多维背包问题,仿真实验结果表明,该算法能改善蚁群算法搜索时间长的缺陷,增强对大规模问题的处理能力.     

一种适用于求解旅行商问题的新型算法性能分析

二点组合算法是求解旅行商问题（TSP）的一种环路改造算法,与蚁群算法相比,时间复杂度、计算精度等性能皆优于后者,实际应用结果表明本算法在解决中小规模旅行商问题时的实用性。     

基于多粒度的旅行商问题描述及其蚁群优化算法

针对蚁群算法在求解大规模旅行商问题(Traveling Salesman Problems,TSP)中时间性能方面的不足,提出了一种快速的求解算法.首先,从TSP问题描述入手,给出了一种新的多粒度的问题描述模型;然后,基于该模型,设计了包括基于密度聚类的粒度划分、粗粒度的蚁群寻优、粒度间的连接、细粒度的蚁群寻优、粒度间可行解的合成以及循环分段优化6个阶段在内的求解算法.算法的复杂度分析及在中、大规模TSP问题上的实验表明:本算法的时间性能不仅比经典的蚁群算法有显著的提高,而且与近年来的一些同类算法相比也具有一定的优势,显示了快速求解大规模TSP问题的能力.     

蚁群算法优化到达航班排序和调度问题的研究

为有效解决动态环境中的到达航班排序和调度问题,提出了基于移动域控制的动态蚁群优化算法,该算法将总时间划分成多个时间窗口,并将蚁群算法优化控制在一个移动域内进行,有效避免了算法的早熟,降低了算法的计算复杂度.实例仿真计算表明,该算法比标准的蚁群算法具有更高的求解质量和求解效率,适合于对终端区到达航班进行实时排序和调度.     

基于变异和启发式选择的蚁群优化算法

为了解决传统蚁群算法求解TSP问题的求解时间较长、易于局部收敛的问题,提出了一种基于变异和启发式选择的蚁群优化算法。利用较优路径中城市相互之间的邻接特点,避免了大范围搜索求解,使得能具有较好的初始解,将算法的时间复杂度大大降低;同时为了加快算法的收敛速度,对于路径的启发式选择进行重新定义;引入变异机制,充分利用2-交换法简洁高效的特点,既提高了变异效率,也改进了变异质量。实验结果证明,在一些经典TSP问题上新算法表现出很好的性能。     

多时间窗车辆路径问题的混合蚁群算法

研究了多时间窗车辆路径问题,建立了多时间窗车辆路径问题的数学模型,并基于蚁群算法设计了一种混合蚁群算法对问题进行了求解。该算法首先利用基本蚁群算法求解,然后采用2-opt算法和元胞自动算法对结果进行优化,同时加入变异算子。实验结果表明该算法可以有效地求解多时间窗车辆路径问题。     

基于TSP的蚁群算法研究

介绍蚁群算法的研究现状并对蚁群算法的逻辑结构进行分析,根据旅行商问题的描述,建立求解TSP的Ant Cycle蚁群算法模型,对该算法的步骤进行描述以及实现,对该算法复杂度进行分析研究,并对该算法的特点作以总结.     

快速蚁群算法求解圆排列问题

圆排列问题属于NP-完全问题,且蚁群算法已成功地解决了许多组合优化的难题。介绍一种基于蚁群算法求解圆排列问题的算法,并对此算法进行优化,提出一种求解圆排列问题的快速蚁群算法。它大大减少了蚁群算法的搜索时间,有效改善了蚁群算法易于过早地收敛于非最优解的缺陷。仿真实验取得了较好的结果。     

变尺度混沌蚁群优化算法

将变尺度混沌搜索算法融合到蚁群算法中,并用于求解连续空间优化问题。蚁群算法每一次迭代结束时,就使用混沌搜索算子在当前全局最优解附近搜索更好的解。而随着蚁群算法的进行,混沌算子搜索范围逐渐缩小,这样,混沌算子在蚁群搜索的初期起到防止陷入局部最优的作用,在蚁群搜索后期起到提高搜索精度的作用。将变尺度混沌蚁群优化算法用于求解函数优化问题的实验结果表明,该算法在求解包括欺骗性函数和高维函数在内的多种测试函数优化问题方面具有很好的效果。     

快速蚁群算法求解圆排列问题

圆排列问题属于NP-完全问题,且蚁群算法已成功地解决了许多组合优化的难题。介绍一种基于蚁群算法求解圆排列问题的算法,并对此算法进行优化,提出一种求解圆排列问题的快速蚁群算法。它大大减少了蚁群算法的搜索时间,有效改善了蚁群算法易于过早地收敛于非最优解的缺陷。仿真实验取得了较好的结果。     

Improved auto control ant colony optimization using lazy ant approach for grid scheduling problem

An auto controlled ant colony optimization algorithm controls the behavior of the ant colony algorithm automatically based on a priori heuristic. During the experimental study of auto controlled ACO algorithm on grid scheduling problem, it was observed that the induction of lazy ants not only reduces the time complexity of the algorithm but also produces better results on the given objectives. Lazy ants are basically a mutated version of active ants that remain alive till the fitter lazy ants are generated in the successive generations. This work presents an improved auto controlled ACO algorithm using the lazy ant concept. Performance study reveals the efficacy and the efficiency achieved by the proposed algorithm. A comparative study of the proposed method with some other recent meta-heuristics such as auto controlled ant colony optimization algorithm, genetic algorithm, quantum genetic algorithm, simulated annealing and particle swarm optimization for grid scheduling problem exhibits so.     

多维背包问题的一个蚁群优化算法

蚁群优化(ACO)是一种通用的启发式方法,已被用来求解很多离散优化问题.近年来,已提出几个ACO算法求解多维背包问题(MKP).这些算法虽然能获得较好的解但也耗用太多的CPU时间.为了降低用ACO求解MKP的复杂性,文章基于一种已提出但未实现过的MKP的信息素表示定义了新的选择概率的规则和相应的基于背包项的一种序的启发式信息,从而提出了一种计算复杂性较低、求解性能较好的改进型蚁群算法.实验结果表明,无论串行执行还是虚拟并行执行,在计算相同任务时,新算法耗用时间少且解的价值更高.不仅如此,在实验中,文中的新算法获得了ORLIB中测试算例5.250-22的两个"新"解.     

基于蚁群算法的离散救援问题出救点选址研究

为解决应急物流中的出救点选址问题,建立了相应数学模型,引入蚁群算法解决问题。多数应急物流可以归为点对点的支援问题,出救点的设置应该在保证出救有效的条件下使出救点最少、救援时间最短,属于双层规划问题。双层规划问题是NP难题,可以应用蚁群算法解决。出救点选址问题在蚁群算法中可以视为蚁群的聚类,通过对信息素衰减及相邻蚂蚁的吸引作为启发因子,可以得到蚁群的聚类效果。实验结果表明,基于蚁群算法的选址问题解决方案能获得理想的选址效果,收敛速度较快。     

基于记忆表的连续蚁群优化算法

蚁群算法的离散本质限制了其在连续问题求解中的应用,针对该问题提出求解连续函数优化问题的连续蚁群优化算法。对概率密度呈高斯分布的分布函数进行随机采样,为每只蚂蚁产生下一步迭代的 个候选位置,引入记忆表取代基本蚁群算法中的禁忌表,通过对记忆表中的优良解进行动态替换实现信息素更新。与其他连续优化算法的比较结果证明,该算法在复杂度、稳定性等方面具有优势。     

Assigning real-time tasks to heterogeneous processors by applying ant colony optimization

The problem of determining whether a set of periodic tasks can be assigned to a set of heterogeneous processors without deadline violations has been shown, in general, to be NP-hard. This paper presents a new algorithm based on ant colony optimization (ACO) metaheuristic for solving this problem. A local search heuristic that can be used by various metaheuristics to improve the assignment solution is proposed and its time and space complexity is analyzed. In addition to being able to search for a feasible assignment solution, our extended ACO algorithm can optimize the solution by lowering its energy consumption. Experimental results show that both the prototype and the extended version of our ACO algorithm outperform major existing methods; furthermore, the extended version achieves an average of 15.8% energy saving over its prototype.     

蚁群算法的收敛速度分析

蚁群算法(ACO)作为一类新型的机器学习技术,已经广泛用于组合优化问题的求解,同时也应用于工业工程的优化设计.相对于遗传算法(GA),蚁群算法的理论研究在国内外均起步较晚,特别是收敛速度的分析理论是该领域急待解决的第一大公开问题.文中的研究内容主要是针对这一公开问题而开展的.根据蚁群算法的特性,该研究基于吸收态Markov过程的数学模型,提出了蚁群算法的收敛速度分析理论.作者给出了估算蚁群算法期望收敛时间的几个理论方法,以分析蚁群算法的收敛速度,并结合著名的ACS算法作了具体的案例研究.基于该文提出的收敛速度分析理论,作者还提出ACO-难和ACO-易两类问题的界定方法;最后,利用ACS算法求解TSP问题的实验数据,验证了文中提出的分析结论,得出了初步的算法设计指导原则.     

求解多处理机调度问题的蚁群算法

蚁群算法是受自然界中的蚂蚁觅食行为启发而设计的智能优化算法，特别适合处理离散型的组合优化问题。提出一种求解多处理机调度的蚁群算法,利用一个蚂蚁代表一个处理机来选择任务，并通过分析关键路径及每个任务的最早、最迟开始时间来确定每个任务的紧迫程度，让蚂蚁以此来选择任务。实验证明，该算法可比传统算法取得有更好运行效率的调度策略。     

一种新的求解TSP问题智能蚁群优化算法

提出了一种新的用于求解TSP问题的智能蚁群优化算法。新算法从TSP问题本身出发,提取出了该问题的一种本质特征,并赋予蚁群算法中的精英蚂蚁以识别该固有特征的能力,以提高精英蚂蚁的搜索质量,进而使得新算法整体的求解能力得以提高。文章中不仅阐述了新算法的原理,而且进行了仿真实验,实验结果表明新算法在求解时间和求解质量上都取得了很好的效果。     

时间依赖型车辆路径问题的一种改进蚁群算法

时间依赖型车辆路径规划问题(TDVRP),是研究路段行程时间随出发时刻变化的路网环境下的车辆路径优化.传统车辆路径问题(VRP)已被证明是NP-hard问题,因此,考虑交通状况时变特征的TDVRP问题求解更为困难.本文设计了一种TDVRP问题的改进蚁群算法,采用基于最小成本的最邻近法(NNC算法)生成蚁群算法的初始可行解,通过局部搜索操作提高可行解的质量,采用最大--最小蚂蚁系统信息素更新策略.测试结果表明,与最邻近算法和遗传算法相比,改进蚁群算法具有更高的效率,能够得到更优的结果;对于大规模TDVRP问题,改进蚁群算法也表现出良好的性能,即使客户节点数量达到1000,算法的优化时间依然在可接受的范围内.     

改进的蚁群算法及其在2DHP模型中的应用

为了提高蛋白质折叠问题解的质量,采用蚁群算法对蛋白质的折叠问题进行研究,并且在现有的蚁群算法的基础上成功引入了淘汰和克隆机制,使其具有更好的运算效率,并成功应用到2DHP模型中.在蚁群对最优值进行搜索的过程中,容易出现局部最优点,导致影响解的质量.为了避免计算结果收敛到局部最优点,引入了一种最大最小蚁群策略.选择测试序列进行实验,实验结果表明,该算法在保证解的质量的同时,还具有较高的效率.