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基于遗传算法求解折扣{0-1}背包问题的研究
  • ISSN号:0254-4164
  • 期刊名称:《计算机学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP18[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]
  • 作者机构:[1]石家庄经济学院信息工程学院,石家庄050031, [2]深圳大学计算机与软件学院,广东深圳518060, [3]石家庄经济学院网络与信息安全实验室,石家庄050031, [4]河北师范大学数学与信息科学学院,石家庄050024
  • 相关基金:本课题得到国家自然科学基金(71371063)、深圳市科技计划项目(JCYJ2015032414-0036825)和河北省高等学校科研基金(ZD2016005,Z2013110)资助.致谢审稿人提出了宝贵意见,对提高论文水平有很大的帮助;编辑付出了辛勤工作.在此一并致谢!
中文摘要:

目前,求解折扣{0-1}背包问题(D{0-1}KP)的主要算法是基于动态规划的具有伪多项式时间的确定性算法,当D{0-1}KP实例中各项的价值系数与重量系数在大范围内取值时缺乏实用性.文中基于杰出者保留策略遗传算法(EGA)求解D{0-1}KP,首先建立了D{0-1}KP的两个新的数学模型;然后,为了利用EGA和第一数学模型求解D{0-1}KP,提出了一种处理非正常编码个体的贪心修复与优化算法GROA,并将其与EGA相结合给出了求解D{0-1}KP的第一遗传算法FirEGA;紧接着,利用EGA和第二数学模型求解D{0-1}KP,提出了处理非正常编码个体的另一种有效算法NROA,并将其与EGA相结合给出了求解D{0-1}KP的第二遗传算法SecEGA;最后,利用四类大规模D{0-1}KP实例,确定了FirEGA和SecEGA的交叉概率与变异概率的合理取值,比较了两个算法的实际求解性能.对四类实例的计算结果表明:FirEGA和SecEGA都非常适于求解大规模的难D{0-1}KP实例,均能够得到一个近似比非常接近于1的近似解,并且FirEGA的平均求解性能比SecEGA的更优.

英文摘要:

At present, the deterministic algorithm based on dynamic programming is the main method for solving the discounted { 0-1} knapsack problem (D{ 0-1 } KP). But its complexity is pseudo polynomial time, and when the value coefficients and the weight coefficients of the D{0-1 } KP instance are in a large range, the deterministic algorithm is no longer practical. In this paper, we use genetic algorithm with elitist reservation strategy (EGA) to solve the D{0-1 }KP. Firstly, we establish two new mathematical models of the D{0-1}KP. Secondly, in order to use EGA to solve the D {0-1 } KP based on the first mathematical model, we propose a greedy repair and optimization algorithm (GROA) to deal with the non-normal coding individual. Combining EGA with GROA, we give the first genetic algorithm (FirEGA) for solving the D{0-1 }KP. Thirdly, for solving the D{0-1 } KP by EGA and the second mathematical model, we propose another algorithm named NROA, which is an greedy repair and optimization algorithm too, to deal with the non-normal coding individual, and give the second genetic algorithm (SecEGA) for solving the D{0-1} KP based on EGA and NROA. Finally, we ascertain the reasonable values of the crossover probability and the mutation probability of the FirEGA and SecEGA on the basis of the computational results of four kinds instances of D{0-1 } KP. The computational results show that FirEGA and SecEGA are fit for solving the large instance of the hard D{ 0-1} KP, and they can obtain an approximation solution whose approximation rate is close to 1. Furthermore, the average performance of FirEGA is more efficient than SecEGA.

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期刊信息
  • 《计算机学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国计算机学会 中国科学院计算技术研究所
  • 主编:孙凝晖
  • 地址:北京中关村科学院南路6号
  • 邮编:100190
  • 邮箱:cjc@ict.ac.cn
  • 电话:010-62620695
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-4164
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1826/TP
  • 邮发代号:2-833
  • 获奖情况:
  • 中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国数学评论(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:48433