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通过遗传算法(GA)来解决物流3D bin packing问题,并用Python进行实现。

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简介:
通过应用遗传算法(GA),旨在针对三维物体装箱难题进行优化,并以Python语言进行编程实现。目标是采用尽可能少的箱子数量,将预先设定的物体高效地放入其中,从而有效地解决实际的物流运输挑战。

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  • 编程Bin Packing的Matlab
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    本研究采用遗传算法在MATLAB环境中求解经典的Bin Packing问题,并实现了相应的遗传编程代码。 遗传编程(Genetic Programming, GP)是一种受到生物进化启发的优化技术,用于自动发现解决问题的程序。在本项目中,我们关注的是如何使用遗传编程来解决Bin Packing问题,这是一种经典的组合优化问题。 **Bin Packing问题**:在该问题中,目标是将一组具有不同大小的物品分配到最小数量的箱子(或bin)中,每个箱子都有固定的容量限制。这个问题广泛应用于物流、计算机内存分配和资源调度等多个领域。 **Matlab**:这是一款强大的数学计算软件,提供丰富的工具箱和自定义编程能力,适合进行复杂的数值计算、数据可视化以及算法开发,包括遗传编程等优化算法。 **遗传编程GP的应用**:在解决Bin Packing问题时,遗传编程创建了一个由程序组成的种群,每个程序代表一个可能的解决方案。这些程序通过模拟自然选择的过程进行演化,包括选择、交叉和变异操作。经过多代迭代,种群中的优质程序会逐渐增加,最终可能导致找到有效的Bin Packing策略。 **遗传编程GP的基本步骤**: 1. **初始化种群**:随机生成一组初始程序,每个程序表示一种物品分配策略。 2. **评估适应度**:根据每个程序(解决方案)在满足Bin Packing约束条件下的表现,如使用的箱子数量,计算其适应度。 3. **选择操作**:依据适应度,选择一部分优秀的个体作为父代,进行下一轮繁殖。 4. **交叉操作**:父代之间通过某种方式交换部分结构(代码片段),生成新的子代。 5. **变异操作**:对子代进行随机变化,引入新的特性,保持种群多样性。 6. **重复步骤2-5**:直到达到预设的迭代次数或满足停止条件。 在本项目中可能包含以下内容: - **源代码**:用Matlab编写的遗传编程算法实现,包括初始化、选择、交叉和变异函数。 - **数据文件**:输入的物品大小和箱子容量等信息。 - **结果输出**:最优解的箱子分配方案和使用箱子的数量。 - **配置文件**:设置遗传编程参数,如种群大小、迭代次数、交叉概率和变异概率等。 - **测试案例**:用于验证算法性能的不同输入数据集。 - **文档**:详细解释项目的背景、算法实现和使用方法。 通过深入研究这个项目,我们可以了解如何将遗传编程应用于实际问题,并在Matlab环境中进行优化算法的开发和调试。这对于理解和提升优化算法技能非常有帮助。同时,对于解决其他类似的组合优化问题,也可以提供有益的思路和方法。
  • TSP-GAPython
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    TSP-GA项目利用Python编程语言实现遗传算法来高效求解经典的旅行商问题(TSP),旨在寻找最优或近似最优路径。 该存储库提供了一个通用的Python实现来使用遗传算法解决旅行商问题(TSP)。程序需要城市的地理坐标作为输入,并生成一个边缘加权的完整图,其中权重代表城市之间的距离(以公里为单位)。 为了运行这些项目,请确保您已经安装了 Python 3.x x64。如果您还没有安装Python,建议使用包含几乎所有必需软件包的Python发行版进行安装。 接下来,在命令行中克隆存储库: ``` git clone https://github.com/lccasagrande/TSP-GA.git cd TSP-GA ``` 然后按照以下步骤安装所需的软件包: ``` pip install -e . # 或者使用用户模式: pip install -e . --user ``` 最后,在src文件夹中运行主程序: ``` cd src python main.py -v 1 --pop_size 500 ```
  • (GA)处理3D箱打包Python程序设计
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    本简介介绍了一种基于遗传算法(GA)解决三维物流包装优化问题的Python编程方案,旨在提高空间利用率和减少运输成本。 使用遗传算法(GA)解决3D物体装箱问题,并用Python实现该方案以达到使用最少的箱子来装载规定数量的物品的目的,从而优化物流过程。
  • Python代码TSP
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    本文章详细介绍如何使用Python编程语言来实施遗传算法以求解旅行商(TSP)问题,并提供相应源码。 遗传算法解决TSP问题的Python代码包括三个py文件以及一个小DEMO。
  • 【VRP】运GAVRP附带Matlab代码.zip
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    本资源提供基于遗传算法(GA)求解车辆路径规划(VRP)问题的方案及其实现代码,采用MATLAB编写,适合研究与学习使用。 版本:MATLAB 2014/2019a,包含运行结果。 领域涉及智能优化算法、神经网络预测、信号处理、元胞自动机仿真、图像处理及路径规划等多个方面,并涵盖无人机等多种应用领域的Matlab仿真项目。 内容: - 智能优化算法及其应用 - 改进的单目标和多目标智能优化算法 - 生产调度研究,包括装配线调度、车间调度以及生产线平衡等 - 路径规划问题的研究,例如旅行商问题(TSP)、车辆路径规划及机器人导航等问题的解决方法 - 物流选址与货位优化 - 神经网络预测和分类模型的应用,如BP神经网络、LSSVM、SVM、CNN等,并介绍深度学习技术在时间序列预测中的应用。 - 图像处理算法涵盖图像识别(车牌号读取、交通标志检测)、分割及去噪等多种任务。 - 信号处理包括故障诊断与脑电信号分析等内容。 - 元胞自动机仿真用于模拟各种自然现象和社会行为,如病毒传播和人群疏散等场景的建模。 适合对象:本科及以上学生和技术研究人员。
  • 【VRP】利(GA)VRP附带Matlab代码.zip
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    本资源提供了一种基于遗传算法(GA)解决车辆路径规划(VRP)问题的方法,并包含详细的Matlab实现代码,适用于学术研究与实践操作。 版本:MATLAB 2014/2019a 领域涵盖智能优化算法、神经网络预测、信号处理、元胞自动机、图像处理及路径规划等众多领域的MATLAB仿真。 内容涉及标题所示的相关主题,详细介绍可以通过主页搜索博客获取。 适合人群包括本科生和研究生在内的各类科研学习者使用。 博主简介:热爱科研的MATLAB开发者,在技术提升的同时注重个人修养的培养,并欢迎有兴趣的合作项目联系交流。
  • 与EOTSPPython
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    本项目采用遗传算法和EO算法,通过Python编程解决经典的旅行商(TSP)问题,旨在优化路径长度。 提供了一个TSP类的文件以及一个启动用的main函数,并且还有一个用于绘图的DW类。核心参数包括交叉概率、变异概率、种群数目和迭代次数,读者可以根据实际情况进行调整。此外,本代码在遗传算法中嵌入了EO极值优化算法,能够获得更精确的结果。读者可以自行修改其中的代码逻辑以适应不同的需求。
  • GSP;旅;MATLAB
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    本文探讨了利用遗传算法解决基因排序问题(GSP)和旅行商问题的方法,并详细介绍了在MATLAB环境下的具体实现过程。 《使用遗传算法解决旅行商问题在MATLAB中的实现》 旅行商问题(Traveling Salesman Problem, TSP)是一个经典的组合优化问题,源于实际生活中的路线规划需求:一个销售员需要访问多个城市,并且每个城市只访问一次,在最后返回起点。目标是找到最短的总行程路径。TSP属于NP完全问题,传统方法难以求得最优解,因此通常采用近似算法来解决该问题,其中遗传算法是一种常用的方法。 遗传算法受生物进化原理启发,通过选择、交叉和变异等操作进行全局搜索。在解决TSP时,每个个体代表一种可能的旅行路径方案;基因则表示访问城市的具体顺序。通过模拟自然选择过程,遗传算法能够在大量的潜在解决方案中逐渐逼近最优解。 使用MATLAB实现遗传算法求解TSP问题的过程包括: 1. **编码方式**:通常采用整数序列来编码,每个数字代表一个城市的编号。 2. **适应度函数定义**:路径长度的倒数可以作为适应度函数,以鼓励寻找更短的路径方案。 3. **参数设置与种群初始化**:设定如种群规模、交叉概率和变异概率等关键参数,并随机生成初始种群。 遗传算法的主要步骤为: 1. **选择操作**:根据每个个体的适应度值进行选择,常用的方法包括轮盘赌法。这种方法中,适应度较高的个体有更高的机会被选为下一代。 2. **交叉操作**:两个父代通过特定策略(如部分匹配交叉PMX或有序交叉OX)生成新的子代。 3. **变异操作**:在新产生的后代种群中随机交换基因的位置以保持多样性,并防止算法过早收敛。 这些步骤将重复执行,直到达到预定的迭代次数或者满足停止条件(例如适应度阈值或无明显改进)。MATLAB提供了强大的矩阵运算能力和内置函数来实现遗传算法中的各项操作,提高了计算效率。此外,通过绘制路径图的方式可以直观地展示每一代最优解的变化情况。 综上所述,本项目展示了如何使用遗传算法在MATLAB中解决TSP问题,并为实际应用中的路线规划提供了一个有效的解决方案框架。理解遗传算法的基本原理和掌握MATLAB编程技巧后,我们可以对类似复杂的优化问题进行建模与求解,并进一步应用于物流配送、网络设计等领域。
  • (GA)求(TSP)
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    本研究采用遗传算法(GA)解决经典的旅行商问题(TSP),通过优化路径以实现最小化总路程的目标。 本段落档详细介绍了使用遗传算法(GA)解决旅行商问题(TSP)。文档中不仅阐述了GA的执行流程以及对TSP问题的描述,还在末尾提供了基于MATLAB的具体实现代码。
  • (R语言) GA
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    本简介探讨了如何利用R语言实现GA(遗传算法)的并行计算,以提高算法执行效率和适用范围。 本案例提供了使用R语言实现的GA遗传算法并行化方案。