蟻群算法理論及其應(yīng)用研究.pdf

1、蟻群算法是一種新型求解復(fù)雜優(yōu)化問(wèn)題的啟發(fā)式算法。該方法通過(guò)模擬自然界螞蟻社會(huì)的尋找食物的方式而得出的一種仿生優(yōu)化算法。由于蟻群具有穩(wěn)健性、全局性、普遍性、分布式計(jì)算等優(yōu)點(diǎn)，理論研究不斷深入，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。理論方面主要研究算法的模型，分析其收斂性和收斂速度以及控制參數(shù)對(duì)算法性能的影響等。而應(yīng)用研究也分為兩類(lèi)：解決組合優(yōu)化問(wèn)題以及用于具體應(yīng)用領(lǐng)域。相對(duì)于理論部分，對(duì)蟻群算法的應(yīng)用部分的研究則開(kāi)辟了相當(dāng)廣闊的領(lǐng)域，也取得了很大的成功。

2、 本文在理論上對(duì)蟻群算法本身的理論部分進(jìn)行研究，提出了幾點(diǎn)有效的改進(jìn)策略，對(duì)蟻群算法加以改進(jìn)。在應(yīng)用方面選取TSP問(wèn)題作為典型的組合優(yōu)化問(wèn)題，用改進(jìn)的蟻群算法求解之。最后，將算法運(yùn)用于實(shí)際的物流管理中的配送路徑優(yōu)化問(wèn)題。仿真結(jié)果表明，本改進(jìn)算法在理論和實(shí)際中都是非常有效的。 論文的主要工作和創(chuàng)新如下： 在混合算法-最大最小螞蟻算法和3-opt局部搜索算法的基礎(chǔ)上，提出了一種改進(jìn)的混合螞蟻算法。在集中討論了蟻群算法的數(shù)

3、學(xué)模型基礎(chǔ)上，并對(duì)蟻群算法提出了幾點(diǎn)改進(jìn)策略，使得本算法能比其他改進(jìn)蟻群算法具有更多優(yōu)越性。算法前期使用局部搜索的解初始化信息素矩陣，加快收斂速度，后期依Metropolis接受準(zhǔn)則概率接受局部?jī)?yōu)化解，有效地避免陷入局部最優(yōu)，自適應(yīng)的信息素調(diào)節(jié)機(jī)制使算法更加靈活，而K近鄰候選集則使之適應(yīng)大規(guī)模問(wèn)題求解。 將改進(jìn)算法應(yīng)用于經(jīng)典的組合優(yōu)化問(wèn)題TSP(Traveling Salesman Problem)問(wèn)題。TSP問(wèn)題是一個(gè)是一類(lèi)典

4、型的NP難問(wèn)題，經(jīng)常被用來(lái)驗(yàn)證算法的效率。在交通運(yùn)輸、網(wǎng)絡(luò)等方面有著廣泛的應(yīng)用背景。由于TSP問(wèn)題與最短路徑有很多相似之處，它也是路徑優(yōu)化問(wèn)題的研究基礎(chǔ)。理論分析和TSPLIB中部分實(shí)例仿真結(jié)果表明，此算法求解TSP問(wèn)題能比其他改進(jìn)蟻群算法具有更多優(yōu)越性。 將改進(jìn)算法應(yīng)用于物流運(yùn)輸管理中，設(shè)計(jì)了物流配送路徑優(yōu)化問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型和用于優(yōu)化物流配送路徑的混合蟻群算法，并用實(shí)驗(yàn)證明了該算法對(duì)于合理生成物流配送路徑有著很好的作用，通常都能