您的位置:山东大学 -> 科技期刊社 -> 《山东大学学报(工学版)》

山东大学学报(工学版) ›› 2016, Vol. 46 ›› Issue (1): 42-48.doi: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2015.127

• 机器学习与数据挖掘 • 上一篇    下一篇

旅行商问题的一种选择性集成求解方法

王立宏1,李强2   

  1. 1.烟台大学计算机与控制工程学院, 山东 烟台 264005;
    2.烟台大学经济管理学院, 山东 烟台 264005
  • 收稿日期:2015-05-06 出版日期:2016-02-20 发布日期:2015-05-06
  • 作者简介:王立宏(1970- ),女,吉林镇赉人,教授,博士,主要研究方向为数据挖掘. E-mail: wanglh_000@163.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目(71372122,61403328);山东省自然科学基金资助项目(ZR2013FM011)

A selective ensemble method for traveling salesman problems

WANG Lihong1, LI Qiang2   

  • Received:2015-05-06 Online:2016-02-20 Published:2015-05-06

摘要: 针对大型TSP(traveling salesman problem)实例很难找到最优解的问题,提出了一种选择性集成求解方法。首先通过扩大路径法来选择集成多个较好解,构造出若干个极大路径;然后采用顶点插入法将剩余顶点和这些极大路径连接成一个哈密顿回路;最后使用2-opt方法对该回路进行提升。试验结果表明,算法在5个TSP实例上得出的最好解的最大偏差为1.69%,说明本算法可以有效求解TSP。

关键词: 选择性集成学习, 顶点插入, 旅行商问题, 人工智能, 极大路径

Abstract: To solve the problem of finding the optimum solution of very large TSP(traveling salesman problem), a selective ensemble method was proposed. Firstly, expanding path method was used to selective integrate some high quality solutions, and several maximum paths were obtained. And then vertex insertion method was employed to connect these paths and the remainder vertices to form a Hamiltonian tour. Finally, the tour was improved by 2-opt method. Experimental results on 5 TSP instances showed that the maximal bias was 1.69%, and the effectiveness was proved.

Key words: selective ensemble learning, artificial intelligence, maximum path, traveling salesman problem, vertex insertion

中图分类号: 

  • TP301.6
[1] REGO C, GLOVER F. Local search and metaheuristics[M]. New York: Springer Science+Business Media, 2007:309-368.
[2] DANTZIG G B, FULKERSON D R, JOHNSON S M. Solution of a large-scale traveling-salesman problem[J]. Operations Research, 1954, 2(4):393-410.
[3] LIN S, KERNIGHAN B W. An effective heuristic algorithm for the traveling salesman problem[J]. Operations Research, 1973, 21(3):972-989.
[4] 吴斌,史忠植.一种基于蚁群算法的TSP问题分段求解算法[J].计算机学报,2001,24(12):1329-1333. WU Bin, SHI Zhongzhi. An ant colony algorithm based partition algorithm for TSP[J]. Chinese Journal of Computers, 2001, 24(12):1329-1333.
[5] 孟佳娜,王立宏.具有自识别能力的遗传算法求解旅行商问题[J].计算机工程与应用,2006,42(13):51-53. MENG Jiana, WANG Lihong. A genetic algorithm with self-identify capability to solve TSP[J]. Computer Engineering and Applications, 2006, 42(13):51-53.
[6] 孟佳娜,王立宏.基于组织调整的进化算法求解TSP问题[J].计算机工程与应用,2006,42(12):57-59. MENG Jiana, WANG Lihong. Evolutionary algorithm based on organization adjustment to solve TSP[J]. Computer Engineering and Applications, 2006, 42(12):57-59.
[7] APPLEGATE D, BIXBY R, CHVATAL V, et al. Finding tours in the TSP[R]. Bonn: University of Bonn, 1999.
[8] 杨辉,康立山,陈毓屏.一种基于构建基因库求解TSP问题的遗传算法[J]. 计算机学报,2003,26(12):1753-1758. YANG Hui, KANG Lishan, CHEN Yuping. A gene-based genetic algorithm for TSP[J]. Chinese Journal of Computers, 2003, 26(12):1753-1758.
[9] 申铉京,刘阳阳,黄永平,等. 求解TSP问题的快速蚁群算法[J]. 吉林大学学报(工学版),2013,43(1):147-151. SHEN Xuanjing, LIU Yangyang, HUANG Yongping, et al. Fast ant colony algorithm for solving traveling salesman problems[J]. Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition), 2013, 43(1):147-151.
[10] DIETTERICH T. Machine learning research: four current directions[J]. AI Magazine,1997, 18(4):97-136.
[11] ZHOU Z H, WU J X, TANG W. Ensembling neural networks: many could be better than all[J]. Artificial Intelligence, 2002, 137(1-2):239-263.
[12] 张春霞, 张讲社. 选择性集成学习算法综述[J]. 计算机学报, 2011, 34(8):1399-1410. ZHANG Chunxia, ZHANG Jiangshe. A survey of selective ensemble learning algorithms[J]. Chinese Journal of Computers, 2011, 34(8):1399-1410.
[13] 毕凯,王晓丹,姚旭,等. 一种基于Bagging和混淆矩阵的自适应选择性集成[J]. 电子学报,2014, 42(4):711-716. BI Kai, WANG Xiaodan, YAO Xu, et al. Adaptively selective ensemble algorithm based on bagging and confusion matrix[J]. Acta Electronica Sinica, 2014, 42(4):711-716.
[14] 郝红卫,王志彬,殷绪成,等. 分类器的动态选择与循环集成方法[J].自动化学报,2011, 37(11):1290-1295. HAO Hongwei, WANG Zhibin, YIN Xucheng, et al. Dynamic selection and circulating combination for multiple classier systems[J]. Acta Automatica Sinica, 2011, 37(11):1290-1295.
[15] JIA J H, XIAO X, LIU B X, et al. Bagging-based spectral clustering ensemble selection[J]. Pattern Recognition Letters, 2011, 32:1456-1467.
[16] WANG L H, WANG X L. Eigenvectors selection for spectral clustering based on semi-supervised selective ensemble[J]. Journal of Computational Information Systems, 2014, 10(9):3701-3710.
[17] 潘吴斌,程光,郭晓军,等. 基于选择性集成策略的嵌入式网络流特征选择[J]. 计算机学报,2014,37(10):2128-2138. PAN Wubin, CHENG Guang, GUO Xiaojun, et al. An embedded feature selection using selective ensemble for network traffic[J]. Chinese Journal of Computers, 2014, 37(10):2128-2138.
[18] 汤健,柴天佑,丛秋梅,等. 基于EMD和选择性集成学习算法的磨机负荷参数软测量[J]. 自动化学报,2014, 40(9):1853-1866. TANG Jian, CHAI Tianyou, CONG Qiumei, et al. Soft sensor approach for modeling mill load parameters based on EMD and selective ensemble learning algorithm[J]. Acta Automatica Sinica, 2014, 40(9):1853-1866.
[19] PUNNEN A, MARGOT F, KABADI S. TSP heuristics: domination analysis and complexity[J]. Algorithmica, 2003, 35:111-127.
[20] GUTIN G, YEO A. Exponential neighborhoods and domination analysis for the TSP[M]. New York: Springer Science+Business Media, 2007: 223-256.
[1] 吴昊. 人工智能在“一带一路”倡议研究中的应用[J]. 山东大学学报 (工学版), 2025, 55(5): 88-100.
[2] 李常刚,李宝亮,曹永吉,王佳颖. 人工智能在电力系统潮流计算中的应用综述及展望[J]. 山东大学学报 (工学版), 2025, 55(5): 1-17.
[3] 董明书,陈俐企,马川义,张珠皓,孙仁娟,管延华,庄培芝. 沥青路面内部裂缝雷达图像智能判识算法研究[J]. 山东大学学报 (工学版), 2025, 55(3): 72-79.
[4] 常新功,苏敏惠,周志刚. 基于进化集成的图神经网络解释方法[J]. 山东大学学报 (工学版), 2024, 54(4): 1-12.
[5] 易云飞,苗剑,林郭隆,殷智. 基于牛顿力学和博弈论模型的粒子网络优化算法[J]. 山东大学学报(工学版), 2017, 47(1): 28-36.
[6] 戴红伟, 杨玉, 仲兆满, 李存华. 改进量子交叉免疫克隆算法及其应用[J]. 山东大学学报(工学版), 2015, 45(2): 17-21.
[7] 曾华1,崔文2,付连宁1,吴耀华1*. Lin-Kernighan算法初始解的启发式构造策略[J]. 山东大学学报(工学版), 2012, 42(2): 30-35.
[8] 蔡荣英,王李进,吴超,钟一文*. 一种求解旅行商问题的迭代改进蚁群优化算法[J]. 山东大学学报(工学版), 2012, 42(1): 6-11.
[9] 董乃鹏 赵合计 SCHOMMER Christoph. 作者写作特征提取引擎[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(5): 27-31.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 张永花,王安玲,刘福平 . 低频非均匀电磁波在导电界面的反射相角[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(2): 22 -25 .
[2] 李 侃 . 嵌入式相贯线焊接控制系统开发与实现[J]. 山东大学学报(工学版), 2008, 38(4): 37 -41 .
[3] 来翔 . 用胞映射方法讨论一类MKdV方程[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(1): 87 -92 .
[4] 余嘉元1 , 田金亭1 , 朱强忠2 . 计算智能在心理学中的应用[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(1): 1 -5 .
[5] 陈瑞,李红伟,田靖. 磁极数对径向磁轴承承载力的影响[J]. 山东大学学报(工学版), 2018, 48(2): 81 -85 .
[6] 王波,王宁生 . 机电装配体拆卸序列的自动生成及组合优化[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(2): 52 -57 .
[7] 张英,郎咏梅,赵玉晓,张鉴达,乔鹏,李善评 . 由EGSB厌氧颗粒污泥培养好氧颗粒污泥的工艺探讨[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(4): 56 -59 .
[8] Yue Khing Toh1 , XIAO Wendong2 , XIE Lihua1 . 基于无线传感器网络的分散目标跟踪:实际测试平台的开发应用(英文)[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(1): 50 -56 .
[9] 孙炜伟,王玉振. 考虑饱和的发电机单机无穷大系统有限增益镇定[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(1): 69 -76 .
[10] 孙玉利,李法德,左敦稳,戚美 . 直立分室式流体连续通电加热系统的升温特性[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(6): 19 -23 .