【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及路线规划领域，具体涉及一种带优先级约束的最短回路的确定方法。
技术介绍
1、旅行商问题(tsp)是指给定一系列城市和每对城市之间的距离，求解访问每一座城市一次并回到起始城市的最短回路。它是组合优化中的一个np难问题，在运筹学和理论计算机科学中非常重要。对该问题的求解可以用来优化交通运输、物流配送、电路板线路设计等领域，例如规划最短的送货或服务路线，或者最小化电路板上的导线长度。广义旅行商问题(gtsp)是tsp的一个推广，它允许访问城市的子集而不是所有城市。具体来说，给定一个图和一个划分，即将图中的节点分成若干个不相交的子集，求解访问每个子集中恰好一个节点并回到起始节点的最短回路。gtsp问题可以用来描述一些实际应用中的场景，比如在多个地点进行采样或检测时，只需要选择每个地点中的一个样本或检测点即可。
2、带优先级约束的广义旅行商问题(pcgtsp)是gtsp的另一个推广，它考虑了访问子集之间的优先级关系。具体来说，给定一个图、一个划分和一个偏序关系，即指定了一些子集必须在另一些子集之前被访问，求解满足优先级约束并访问每个子集中恰好一个节点并回到起始节点的最短回路。经典带优先级约束的广义旅行商问题(pcgtsp)具体定义为：一个旅行商需要访问多个国家中的一个城市(一个国家包含多个城市)，同时受到当时社会情况或者国家政策的影响对访问国家的顺序有着严格的优先级要求，即某个或某些国家必须在另外一个或者另外一些国家之前访问，求一条满足优先级约束的最短路径能够让旅行商从一个国家的一个城市开始，访问各个国家中的一个
3、pcgtsp问题的应用也极为广泛，例如：
4、1.金属切割——在金属切割中，需要将一块金属板切割成若干个形状不同的零件，同时最小化切割成本和浪费。这可以建模为一个pcgtsp问题，其中每个零件对应一个簇，每个簇中的节点表示零件的不同切割方向，每对节点之间的距离表示切割路径的长度，优先级约束表示零件之间的嵌套关系。
5、2.坐标测量机编程——坐标测量机是一种用于测量物体几何特征的仪器，它需要按照一定的顺序访问物体上的若干个测量点，同时最小化测量时间和误差。这可以建模为一个pcgtsp问题，其中每个测量点对应一个簇，每个簇中的节点表示测量点的不同触发方向，每对节点之间的距离表示移动路径的时间，优先级约束表示测量点之间的依赖关系。
6、3.流水车间调度——流水车间是一种生产系统，它由若干个有序排列的工作站组成，每个工作站可以执行一种或多种操作。在流水车间调度中，需要安排一批作业在流水车间中按照一定的顺序进行加工，同时最小化完成时间或其他目标。这可以建模为一个pcgtsp问题，其中每个作业对应一个簇，每个簇中的节点表示作业在不同工作站上的加工顺序，每对节点之间的距离表示加工时间或其他成本，优先级约束表示作业之间的先后关系。
7、由于数学模型求解的时间成本太大，所以启发式算法更加适用于工业工程中的大规模生产。通过在知网、佰腾网等知识检索网站的搜索，国内学者暂时没有对pcgtsp问题发表中文期刊或者公开中国专利，本专利技术旨在弥补国内对该问题的研究空缺。
8、在方法中的经典带优先级约束的广义旅行商问题(pcgtsp)具体定义为：一种途径预先设定的多个目的地中的特定点群中的某个点的最短回路的确定方法，在确定路线的时候受到途径目的地的先后顺序的严格优先级要求，即某个或某些目的地必须在另外一个或者另外一些目的地之前访问，由此求得一条满足优先级约束的最短路径，能够从一个目的地的某个特定点开始，访问各个目的地中的特定点，最终回到开始的特定点。
9、变邻域搜索(vns)算法是一种基于局部搜索的元启发式算法，它的特点是利用多个不同的邻域结构进行交替搜索，在集中性和疏散性之间达到很好的平衡。变邻域搜索算法的主要思想是：采用多个不同的邻域进行系统搜索。首先采用最小的邻域搜索，当无法改进解时，则切换到稍大一点的邻域。如果能继续改进解，则退回到最小的邻域，否则继续切换到更大的邻域。变邻域搜索算法依赖于以下事实：一个邻域结构的局部最优解不一定是另一个邻域结构的局部最优解，而全局最优解是所有可能邻域的局部最优解。vns算法主要由以下两个部分组成：变邻域下降(vnd)算子和扰动算子。vnd是一个局部搜索过程，它使用多个邻域结构进行循环搜索，直到在所有邻域中都找不到更优的解为止。扰动这是一个跳出局部最优解的过程，它使用一个随机扰动算子在当前解的某个邻域中产生一个新的解。
10、本方法针对经典pcgtsp问题的特性设计了全新的邻域结构并组成了dvns算法并组成了双层变邻域搜索算法，能够良好的解决pcgtsp问题，可以应用于所有能够建模成pcgtsp问题的相关实际情况，其未来的实用价值非常有潜力。
技术实现思路
1、本专利技术旨在提供一种带优先级约束的最短回路的确定方法，以解决上述技术问题。
2、根据本专利技术的一个方面，提供了一种带优先级约束的最短回路的确定方法，包括：s1.获取预先设定的多个目的地及其优先级约束；s2.确定以该优先级约束而途经该多个目的地的初始回路；s3.基于该初始回路，利用变邻域搜索算法进行迭代，直至得到以该优先级约束而途经该多个目的地的最短回路。
3、优选地，在步骤s2之前，该方法还包括：在该多个目的地中的每个目的地中，确定多个特定点；以及确定该多个特定点之间的距离。
4、优选地，在确定该多个特定点之间的距离之后，该方法还包括：选定该多个目的地中的一个目的地既作为初始地又作为结束地；选定该初始地中的一个特定点既作为初始点又作为结束点；基于该初始点，执行该步骤s2。
5、优选地，步骤s2包括：s21.根据该多个目的地的优先级约束，确定该多个目的地中除该初始地之外的其他目的地的合法排序。s22.根据该排序，按照如下目标函数和约束条件，确定每个该其他目的地中的一个特定点作为途经点：
6、目标函数：
7、约束条件一：
8、约束条件二：其中，该目标函数用于确定由该初始点、该途经点和该结束点组成的最短回路，xij表示途经点i到途经点j的边，lij表示途经点i到途经点j的长度；该约束条件一用于保证相邻两个目的地之间必须存在一条连接边，pk表示第k个目的地中的特定点的集合；该约束条件二用于保证最后一个目的地和第一个目的地必须存在一条连接边。s23.将该初始点、该途经点和该结束点作为该初始回路。
9、优选地，步骤s21包括：确定该其他目的地是否符合该优先级约束，如果判定结果为是，则属于该合法排序，否则属于非法排序；对于该非法排序，将该其他目的地中的一个目的地随机移动到该其他目的地的前面进行迭代，直至得到该合法排序。
10、优选地，步骤s3包括：s31.利用外层变邻域搜索算本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种带优先级约束的最短回路的确定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S2之前，所述方法还包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在确定所述多个特定点之间的距离之后，所述方法还包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S21包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S3包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S3还包括：
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述优先级约束用哈希表表示，其中，key键的值是所述优先级约束，其在所述当前回路中的位置必须在其对应的value键里的所有多个目的地之前，所述value键是所有满足key键的目的地的集合。
【技术特征摘要】
1.一种带优先级约束的最短回路的确定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤s2之前，所述方法还包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在确定所述多个特定点之间的距离之后，所述方法还包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤s2包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤s21包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：白丽平，张钛，伍乃骐，高超逸，
申请(专利权)人：澳门科技大学，
类型：发明
国别省市：
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