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动作空间带平衡约束圆形Packing问题的拟物求解算法?
  • ISSN号:1000-9825
  • 期刊名称:《软件学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP301[自动化与计算机技术—计算机系统结构;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:华中科技大学计算机科学与技术学院,湖北武汉430074
  • 相关基金:国家自然科学基金(61173180,61272014)
中文摘要:

对于一个以卫星舱内设备布局为背景的具有NP难度的全局优化问题——带平衡约束的圆形Packing问题,提出了基于动作空间的拟物求解算法.在拟物下降遇到局部极小点的陷阱时,如何找到当前格局下的最空闲空间以使搜索过程跳到更有前景的区域去是设计跳坑策略的一个关键难点.借鉴求解矩形Packing问题中动作空间的概念,通过化“圆”为“方”,将不规则的空闲空间近似为一系列规则的矩形空间,从而有效地解决了此难点.另外,将拟物法与提前中止、粗精调和自适应步长这3个拟人辅助策略相结合,以提高势能下降的效率.对3组共13个代表性算例的计算结果及与国内外代表性算法的比较表明,所提格局的外包络圆半径多为最小或次小,且在部分算例上找到了有更小外包络圆半径的格局,总体计算结果较好,且静不平衡量的精度较高.

英文摘要:

This paper proposes a Quasi-physical algorithm based on action space (QPAS) for an NP-hard global optimization problem - the circle packing problem with equilibrium constraints (CPPEC). The algorithm has important applications for the layout design of the satellite modules. A key issue in designing a good basin hopping strategy for CPPEC is how to find the most vacant areas such that the searching procedure can jump from a local minimum basin to a promising area. By borrowing the concept of"action space" proposed for the rectangular packing problem, the new algorithm approximates each circle as a rectangle and the irregular vacant areas are viewed approximately as regular rectangular areas. Consequently the most vacant areas can be found efficiently and accurately. In addition, three quasi-human strategies, namely early termination, coarse-to-fine and adaptive step length, are combined with the quasi-physical approach to speed up the potential energy descending process. Experiments are performed on 13 benchmark instances, and computational results demonstrate the high efficiency of the proposed approach. QPAS achieves the first or the second best results on most instances compared with other algorithms, and in some configurations, it has smaller container radius than the current best results. Meanwhile, QPAS obtains very small equilibrium deviations.

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期刊信息
  • 《软件学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院软件研究所 中国计算机学会
  • 主编:赵琛
  • 地址:北京8718信箱中国科学院软件研究所
  • 邮编:100190
  • 邮箱:jos@iscas.ac.cn
  • 电话:010-62562563
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-9825
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2560/TP
  • 邮发代号:82-367
  • 获奖情况:
  • 2001年入选中国期刊方阵“双百期刊”,2000年荣获中国科学院优秀科技期刊一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国数学评论(网络版),波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,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:54609