基于遺傳算法的多箱型三維裝箱問題的研究

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1、基于遺傳算法的多箱型三維裝箱問題的研究AGeneticAlgorithmforThree-DimensionalMultipleBin-SizeBinPackingProblems工程領(lǐng)域：軟件工程作者姓名：白益維指導(dǎo)教師：路文煥企業(yè)導(dǎo)師：李國翚天津大學(xué)軟件學(xué)院二零一七年十二月獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研宄工作和取得的研宄成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研宂成果，也不包含為獲得天津大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料

2、一。與我同工作的同志對本研宂所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：＞７年卜月日）學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解天津大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)天津大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)抿庫講行拾索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學(xué)位論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：丄矽＾：日簽字日期簽字日期

3、年１〇月７：年〇月日＾摘要裝箱問題是典型的NP問題，在物流運(yùn)輸行業(yè)中最為常見。為了提高貨物配載方案的生成效率，為人工配載提供理論支撐，聯(lián)系工程應(yīng)用實(shí)際，本文通過數(shù)學(xué)方法對多箱型三維裝箱問題進(jìn)行了描述，提出了求解該問題的算法。本文算法的核心是遺傳算法，采用自然數(shù)編碼，表示貨物的擺放序列和擺放方式；自然選擇算子采用精英與災(zāi)變混合機(jī)制；交叉算子采取以偏隨機(jī)秘鑰為基礎(chǔ)的新機(jī)制，有效加快收斂速度。變異算子采用單點(diǎn)變異。為了能夠準(zhǔn)確評估個體，本文設(shè)計(jì)了一個基于空間的啟發(fā)式裝箱算法，根據(jù)擺放序列和擺放方式模擬裝箱?？紤]熵約束

4、、重心約束等條件，設(shè)計(jì)了合理的適應(yīng)值函數(shù)，評估個體的適應(yīng)值。最后，借鑒禁忌搜索的路徑重連思想，實(shí)現(xiàn)多箱型混合裝箱的目的。代碼實(shí)現(xiàn)方面采用多線程，保證算法的響應(yīng)速度。本文實(shí)現(xiàn)了完整的配載方案生成網(wǎng)站，并提供三維的可視化結(jié)果展示。以某物流公司的歷史裝箱清單為測試數(shù)據(jù)，給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果并進(jìn)行了分析，證明了本文算法在一定意義上的有效性以及網(wǎng)站的可用性。關(guān)鍵詞：裝箱問題，遺傳算法，偏隨機(jī)秘鑰，啟發(fā)式算法，路徑重連IABSTRACTPackingproblemisatypicalNP-Hardproblemandcommonly

5、metinthelogisticsindustry.Toimprovetheefficiencyofgeneratingacargostowageplanandprovidetheoreticalsupportforloading,wedescribethemultibin-sizebinpackingprobleminmathandproposeafeasiblealgorithmbasedontheengineeringapplication.Ouralgorithm’scoreisakindofgenetic

6、algorithm.TheGAusesnaturalnumbercodingwhichindicatestheorderofgoodsandthewaythatgoodsplaced.Thestrategyacceptedbyselectionoperatoriscombingeliteandcatastrophe.Crossoveroperator’smechanismisbasedonbiasedrandomkeyGA’s,whichacceleratesconvergenceeffectively.Mutat

7、ionoperatoradoptssingle-pointmutation.Toevaluateanindividual,wedesignaheuristicpackingmethodbasedonspacestrategyandthemethod’sinputisGA’scoding.Consideringtherestraintofcenterofgravityandentropy,weproposeanappropriatefitnessfunction.Finally,aPathRelinkingproce

8、dureinthecontextofTabuSearchisintroducedintoouralgorithmtoobtainabettersolutionwhichusesmulti-sizebins.Weusemulti-threadprogramingtoimplementouralgorithm,ensuringtheruntime.Inaddit