%41تخفیف

دانلود پروژه: ارائه یک الگوریتم فرا ابتکاری برای حل مسائل بهینه­سازی ترکیبیاتی

تعداد85صفحه در فایل word

کارشناسی ارشد رشته علوم رایانه

 گرايش سیستم­های هوشمند

 

 

ارائه یک الگوریتم فرا ابتکاری برای حل مسائل بهینه­سازی ترکیبیاتی

 

 

چکیده:

مسائل بهینه­سازی ترکیبیاتی به وفور در حوزه­های مختلف علم کامپیوتر و دیگر علومی که در آنها از روش­های محاسباتی استفاده می­شود، ظاهر می­شوند. برای تعدادی از این مسائل، الگوریتم­های دقیقی ارائه شده است که قادرند راه­حل بهینه این مسائل را در زمان چندجمله­ای پیدا کنند. اما متاسفانه، با توجه به تلاش­های بسیار زیادی که برای حل مسائل بهینه­سازی ترکیبیاتی NP-سخت صورت گرفته است، تابحال هیچ الگوریتم قطعی­ای ارائه نشده است که بتواند راه­حل بهینه این مسائل را در بدترین حالت در زمان چندجمله­ای پیدا کند. با توجه به اینکه تمام الگوریتم­های دقیقی که تابحال برای حل مسائل بهینه­سازی ترکیبیاتی NP-سخت ارائه شده است دارای پیچیدگی زمانی حداقل نمایی هستند، لذا کامپیوترهای امروزی در حل دقیق نمونه­های بزرگ این مسائل با مشکل مواجه می­شوند.

الگوریتم­های فرا ابتکاری، روش­های جستجوی ابتکاری هستند که می­توانند جواب­های نزدیک به بهینه مسائل بهینه­سازی ترکیبیاتی سخت را با کاهش دادن موثر فضای جستجوی این مسائل و بررسی کارآمد این فضا به دست آورند. بر خلاف الگوریتم­های دقیق، الگوریتم­های فرا ابتکاری قادرند جواب­هایی با کیفیت مناسب را در یک مدت زمان معقول برای مسائل ترکیبیاتی با اندازه بزرگ پیدا کنند. در این پایان­نامه، سعی بر این است که با بازتعریف عملگرهای اصلی الگوریتم جستجوی گرانشی که یک الگوریتم فرا ابتکاری برای حل مسائل بهینه­سازی پیوسته است، یک الگوریتم فرا ابتکاری جدید برای حل مسائل بهینه­سازی ترکیبیاتی سخت ارائه شود. کارایی الگوریتم پیشنهادی نیز با پیاده­سازی آن بر روی تعدادی از نمونه­های مسئله فروشنده دوره­گرد که یکی از مشهورترین و سخت­ترین مسائل بهینه­سازی ترکیبیاتی است، بررسی خواهد شد. نتایج پیاده­سازی الگوریتم پیشنهادی، کارایی تقریباً مناسب آن را نشان می­دهد.

لغات کلیدی: مسائل بهینه­سازی ترکیبیاتی، الگوریتم­های فرا ابتکاری، الگوریتم جستجوی گرانشی، مسئله فروشنده دوره­گرد.

 

 

فهرست مطالب

 

عنوان

صفحه

 

 

چکیده

و

فصل اول: کلیات

1

            1-1 مقدمه

1

            1-2 اهداف پایان­نامه

1

            1-3 ضرورت انجام تحقیق

2

            1-4 ساختار پایان­نامه

2

فصل دوم: مروری بر مسائل بهینه­سازی ترکیبیاتی و الگوریتم­های فرا ابتکاری

4

            2-1 تعاریف ابتدایی

4

            2-2 مسائل ترکیبیاتی

6

                                2-2-1 مسائل تصمیم­گیری ترکیبیاتی

6

                                2-2-2 مسائل بهینه­سازی ترکیبیاتی

7

            2-3 یک مسئله بهینه­سازی ترکیبیاتی: مسئله فروشنده دوره­گرد

8

            2-4 پیچیدگی محاسباتی مسائل بهینه­سازی ترکیبیاتی

9

                                2-4-1 پیچیدگی الگوریتم­ها و مسائل

10

                                2-4-2 آیا تمام مسائل بهینه­سازی ترکیبیاتی جزو مسائل سخت هستند؟

12

            2-5 روش­های مختلف حل مسائل بهینه­سازی ترکیبیاتی

13

            2-6 مروری بر الگوریتم­های فرا ابتکاری

15

                            2-6-1 دو مولفه اصلی الگوریتم­های فرا ابتکاری: کاوش و بهره­گیری

15

                                2-6-2 معیارهای مختلف تقسیم­بندی الگوریتم­های فرا ابتکاری

16

                                2-6-3 الگوریتم­های فرا ابتکاری مبتنی بر تک­راه­حل

17

                                                2-6-3-1 الگوریتم جستجوی محلی

19

                                                2-6-3-2 الگوریتم ذوب شبیه­سازی شده

20

                                2-6-4 الگوریتم­های فرا ابتکاری مبتنی بر جمعیت

22

                                                2-6-4-1 الگوریتم­های تکاملی

23

                                                2-6-4-2 الگوریتم­های هوش جمعی

25

            2-7 جمع­بندی

27

فصل سوم: الگوریتم جستجوی گرانشی پیوسته و مولفه­های آن

28

            3-1 مقدمه

28

            3-2 الگوریتم جستجوی گرانشی

29

*          3-3 مولفه­های اصلی الگوریتم جستجوی گرانشی

33

            3-4 جمع­بندی

35

* فصل چهارم: الگوریتم جستجوی گرانشی ترکیبیاتی پیشنهادی

37

            4-1 مقدمه

37

            4-2 بازتعریف عملگر حرکت مستقل

37

            4-3 بازتعریف عملگر حرکت وابسته

39

                                4-3-1 فضای همسایگی و مفهوم حرکت وابسته در این فضا

40

                                4-3-2 محاسبه طول حرکت وابسته

44

            4-4 الگوریتم جستجوی گرانشی ترکیبیاتی پیشنهادی

45

            4-5 جمع­بندی

48

* فصل پنجم: حل مسئله فروشنده دوره­گرد توسط الگوریتم جستجوی گرانشی ترکیبیاتی پیشنهادی

49

            5-1 مقدمه

49

            5-2 نمایش راه­حل­ها

50

            5-3 ایجاد جمعیت اولیه

51

            5-4 ارزیابی هر عامل

52

            5-5 عملگر حرکت وابسته: حرکت چند هدفه در فضای همسایگی

52

            5-6 عملگر حرکت مستقل: الگوریتم جستجوی محلی تغییریافته

53

            5-7 جمع­بندی

56

* فصل ششم: آزمایش­ها و نتایج

57

            6-1 مقدمه

57

            6-2 نمونه­های انتخاب شده از مسئله فروشنده دوره­گرد

57

            6-3 شرایط پیاده­سازی و اجرای الگوریتم

59

            6-4 نتایج پیاده­سازی الگوریتم و مقایسه

59

            6-5 تحلیل کارایی الگوریتم پیشنهادی

68

* فصل هفتم: جمع­بندی و پیشنهادات

69

            7-1 جمع­بندی

69

            7-2 پیشنهادات

70

مراجع فارسی

72

مراجع انگلیسی

73

* پیوست یک

78

* مباحثی که برای اولین بار توسط مولف پایان­نامه انجام شده است، با این علامت (*) نشانه­گذاری شده است.

 

 

فهرست شکل­ها

 

عنوان

صفحه

 

شکل (2-1): روش­های حل مسائل بهینه­سازی ترکیبیاتی

14

شکل (2-2): مثالی از ساختار همسایگی برای یک نمونه از مسئله فروشنده دوره­گرد با اندازه 3.

18

شکل (2-3): پیدا کردن کوتاه­ترین مسیر رفت و برگشت بین لانه و غذا توسط مورچه­ها.

26

شکل (5-1): روش نمایش آرایه­ای سفر (9, 0, 8, 5, 7, 2, 6, 1, 4, 3).

51

شکل (5-2): یک جابجایی 2-opt از یال­ها.

54

شکل (6-1): نمونه مسئله pr2392.

63

شکل (6-2): یک سفر با 0.09% خطا برای نمونه مسئله pr2392.

64

شکل (پ-1) : بهترین سفر پیدا شده برای نمونه Eil51

78

شکل (پ-2): بهترین سفر پیدا شده برای نمونه Berlin52

79

شکل (پ-3): بهترین سفر پیدا شده برای نمونه KroA100

79

شکل (پ-4): بهترین سفر پیدا شده برای نمونه KroA200

80

شکل (پ-5): بهترین سفر پیدا شده برای نمونه Gil262

80

شکل (پ-6): بهترین سفر پیدا شده برای نمونه Rat575

81

شکل (پ-7): بهترین سفر پیدا شده برای نمونه D657

81

شکل (پ-8): بهترین سفر پیدا شده برای نمونه Dsj1000

82

شکل (پ-9): بهترین سفر پیدا شده برای نمونه Rl1323

82

شکل (پ-10): بهترین سفر پیدا شده برای نمونه Pr2392

83

 

 

 

فهرست جدول­ها

 

عنوان

صفحه

جدول (6-1): نمونه­هاي مورد بررسي مسئله فروشنده دوره­گرد

58

جدول (6-2): نتایج پیاده­سازی الگوریتم پیشنهادی

61

جدول (6-3): رتبه­بندی میان الگوریتم­های حل مسئله فروشنده دوره­گرد

66

 

 

 

فهرست الگوریتم­ها

 

عنوان

صفحه

الگوریتم (2-1): قالب کلی الگوریتم جستجوی کلید

5

الگوریتم (2-2): قالب کلی الگوریتم جستجوی محلی

19

الگوریتم (2-3): قالب کلی الگوریتم ذوب شبیه­سازی­شده

22

الگوریتم (2-4): قالب کلی یک الگوریتم تکاملی

24

الگوریتم (2-5): قالب کلی الگوریتم بهینه­ساز جمعیت مورچگان

27

الگوریتم (3-1): قالب کلی الگوریتم جستجوی گرانشی

32

الگوریتم (4-1): قالب کلی الگوریتم جستجوی محلی تغییریافته

39

الگوریتم (4-2): قالب کلی الگوریتم اتصال مجدد مسیر

41

الگوریتم (4-3): قالب کلی الگوریتم حرکت ساده در فضای همسایگی

42

الگوریتم (4-4): قالب کلی الگوریتم حرکت چند هدفه در فضای همسایگی

43

الگوریتم (4-5): قالب کلی الگوریتم جستجوی گرانشی ترکیبیاتی

46

 

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo