Luận án thạc sĩ đh công nghệ bài toán thuê xe du lịch có hạn ngạch

ĐẠI HOC QUOC GIA HÀ N I TRƯ NG ĐẠI HOC CÔNG NGHS HÀ N I Đinh Thị Thúy BÀI TỐN TH XE DU L±CH CĨ HẠN NGẠCH Ngành: Cơng ngh thơng tin Chun ngành: Khoa hoc máy tính Mã so: 64080101 LU🄐N VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHS THÔNG TIN Người hướng dȁn khoa hoc: PGS.TS.Hoàng Xuân Huan Hà N i - 2018 L I CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rang cơng trình nghiên c u cǔa cá nhân sụ hướng dȁn giúp đỡ cǔa PGS.TS Hoàng Xuân Huan Các ket quǎ viet chung với tác giǎ khác đeu sụ đong ý cǔa tác giǎ trước đưa vào lu n văn Trong toàn b n i dung nghiên c u cǔa lu n văn, van đe trình bày đeu nh ng tìm hieu nghiên c u cǔa cá nhân tơi ho c trích dȁn t nguon tài li u có ghi tham khǎo rõ ràng, hợp pháp Trong lu n văn, tơi có tham khǎo đen m t so tài li u c ǔa m t so tác gi ǎ đ ược li t kê mục tài li u tham khǎo Hà N i, ngày tháng năm 2018 Hoc viên Đinh Thị Thúy L I CÁM ƠN Trước trình bày n i dung cǔa khóa lu n, em xin bày tǒ lịng biet ơn sâu sac tới PGS.TS.Hồng Xn Huan người t n tình hướng dȁn đe em có the hồn thành khóa lu n Em xin bày tǒ lịng biet ơn chân thành tới tồn the thay cô giáo khoa Công ngh thông tin, Đại hoc Công Ngh , Đại Hoc Quoc Gia Hà N i dạy bǎo em t n tình suot trình hoc t p Nhân dịp em xin đ ược g i l ời c ǎm ơn chân thành t ới gia đình, b ạn bè bên em, cő vũ, đ ng viên, giúp đ ỡ em suot trình hoc t p thục hi n lu n văn tot nghi p Hà N i, ngày tháng năm 2018 Hoc viên Đinh Thị Thúy DANH MỤC KÍ HISU VÀ CHŨ VIET TAT ACO Phương pháp toi ưu hóa đàn kien(Ant Colony Optimisation) AS H kien AS(Ant System) ACS H kien ACS(Ant Colony System) MMAS H kien MMAS(Max-Min Ant System) SMMAS H kien MMAS trơn(Smooth-Max Min Ant System) CaRS Bài toán thuê xe du lịch(Traveling car renter problem) GA Thu t giǎi di truyen(Genetic Algorithm ) QTSP Quota Traveling Salesman Problem q-CaRS Bài tốn th xe du lịch có hạn ngạch(Quota traveling car renter problem) TSP Bài toán người chào hàng(Traveling Salesman Problem) || So phan t m t t p Mục lục Danh mục kí hi u ch viet tat Chương Bài tốn th xe du lịch có hạn ngạch 1.1 Quy hoạch nguyên 1.1.1 Dạng tőng quát cǔa toán 1.1.2 Úng dụng cǔa toán .8 1.1.3 Các phương pháp tiep c n giǎi toán quy hoạch nguyên 1.2 Bài toán ngưài chào hàng(Traveling Salesman Problem - TSP) 11 1.3 Bài tốn th xe du lịch có hạn ngạch(q-CaRS) 13 1.3.1 Bài toán người bán hàng có hạn ngạch(QTSP) 13 1.3.2 Các toán liên quan 13 1.3.3 Bài toán thuê xe du lịch có hạn ngạch(q-CaRS) 15 Chương Các phương pháp metaheuristic 18 2.1 Thu t giái di truyen 18 2.1.1 Thu t toán di truyen cő đien 19 2.1.2 Bieu dien bang véc tơ so thục .24 2.1.3 GA toi ưu tő hợp 25 2.2 Phương pháp toi ưu hóa đàn kien .28 2.2.1 Cách tìm đường cǔa kien tụ nhiên 28 2.2.2 Kien nhân tạo 29 2.2.3 Phương pháp ACO tőng quát 29 Chương Thu t giái di truyen cho toán q-CaRS .35 3.1 Bieu dien quan the 36 3.2 Quá trình tái tạo .37 3.3 Thú tục tìm kiem địa phương .38 3.4 Thu t toán MemPlas 42 3.5 Ket thục nghi m 44 3.5.1 B d li u chuȁn .44 3.5.2 Tien hành chạy thục nghi m 44 3.5.3 Ket quǎ thục nghi m 44 Chương Thu t toán ACO giái toán q-CaRS 50 4.1 Đo thị cau trúc 50 4.2 Vet mùi thông tin heuristic .52 4.3 Quy tac c p nh t mùi 52 4.4 Thú tục tìm kiem cục b .53 4.5 Ket thục nghi m 53 4.6 Ket thục nghi m đánh giá 53 L I M ĐAU Trong nh ng năm gan đây, v ới s ụ bùng nő m ạnh mẽ c ǔa công ngh thông tin du lịch, d ịch v ụ ti n ích ph ục v ụ cho khách du l ịch v ới ng dụng di đ ng phát trien mạnh mẽ Nhu cau tìm kiem ke ho ạch cho chuyen với chi phí phù hợp thu n lợi m t nh ng nhu cau phő bien Cụ the, m t tour du lịch tham quan địa điem c ǔa thành pho, t ại mői địa điem đeu có nh ng sȁn nh ng chiec xe du l ịch v ới giá thành c ụ the Vì lý tài thời gian hành khách có the khơng tham quan het địa điem ho ln mong muon có m t chuyen hài lịng nhat với chi phí nhǒ nhat Đây tốn thu c van đe toi ưu tő hợp, thu c lớp tốn NP-khó tốn bien the cǔa toán người bán hàng du lịch(TSP) tốn th xe du lịch(CaRS) Đã có rat nhieu nghiên c u đưa cho toán : “Các phương pháp toi ưu cho toán người bán hàng du lịch trục tuyen”[46] , “Bǎo đǎm xap xǐ cho tốn người bán hàng có so”[6] , “Thu t toán Memetic cho toán thuê xe du lịch”[20] Tuy nhiên nghiên c u khơng xét đen chi phí di chuyen mà chǐ xét đen thời gian di chuyen thành công gi a địa điem Van đe đ t nghiên c u s ụ tőng qt hóa c ǔa thu t tốn QTSP với m t t p hợp xe ô tô đe người bán hàng có the thuê đe di chuyen QTSP m t bien the cǔa TSP v ới mői đǐnh đeu có rang bu c nhat đ ịnh mục tiêu toi thieu hóa chi phí di chuyen v ới yêu cau rang bu c không nh ǒ h ơn giá trị định sȁn Trong nghiên c u “Thu t toán Memetic cho toán thuê xe du lịch”[20] đưa nh ng ket quǎ đánh giá cao, nhiên nghiên c u khơng có ràng bu c đoi với địa điem đen thăm Bài toán q-CaRS toán toi ưu tő hợp có nhieu ràng bu c , thu c lớp tốn NP khó, chǐ có the tìm lời giǎi gan thời gian đa th c Trong nghiên c u [21] tác giǎ đưa thu t giǎi di truyen đe giǎi toán ket quǎ thu tot Tuy nhiên thời gian gan đây, ph ương pháp toi ưu hóa đàn kien giǎi toán toi ưu tő hợp női lên với nh ng thục nghi m đánh giá cao đ c bi t thành công toán ng ười bán hàng v ới so đǐnh lên đen 2000 Vì v y lu n văn đe xuat thêm ph ương pháp tői ưu hóa đàn kien giǎi toán q-CaRS Ket quǎ thục nghi m cho thay ph ương pháp toi ưu hóa đàn kien cho ket quǎ nhieu hợp tot thu t giǎi GA ve cǎ chat lượng thời gian Trong phương pháp toi ưu hóa đàn kien, lu n văn s dụng quy tac c p nh t mùi Max- trơn nghiên c u cǔa tác giǎ Đő Đ c Đông c ng sụ [2] Lu n văn trình bày ve tốn th xe có h ạn ngach q-CaRS, sau gi ới thi u chung ve hai phương pháp metaheuristic thu t giǎi di truyen phương pháp toi ưu hóa đàn kien giǎi tốn tốn toi ưu tő hợp Tiep theo lu n văn trình bày cụ the ve hai phương pháp giǎi toán q-CaRS chương trình thục nghi m Bo cục cǔa lu n văn bao gom chương: • Chương 1: Bài tốn th xe có hạn ngạch • Chương 2: Các phương pháp metaheuristic • Chương 3: Thu t tốn di truyen giǎi tốn q-CaRS • Chương 4: Thu t tốn ACO giǎi tốn q-CaRS • Phụ lục trình bày m t so module bǎn l p trình thu t toán Do thời gian thục hi n lu n văn khơng nhieu, kien th c cịn hạn che nên làm lu n văn không tránh khǒi nh ng hạn che sai sót Tác giǎ mong nh n sụ góp ý nh ng ý kien phǎn bi n cǔa quý thay cô bạn đoc Xin chân thành cǎm ơn! Hà N i, ngày tháng năm 2018 Hoc viên Đinh Thị Thúy Chương Bài tốn th xe du lịch có hạn ngạch 1.1 Quy hoạch nguyên Quy hoạch nguyên (Integer Programming) , viet tat IP, toán quy hoạch mà tat cǎ ho c m t phan bien bị ràng bu c chǐ lay giá tr ị nguyên Trường hợp th nhat goi quy hoạch nguyên hoàn toàn (Pure Integer Pro- gramming – PIP), trường hợp th hai goi quy hoạch nguyên b ph n (Mixed Integer Programming – MIP) 1.1.1 Dạng tong quát cúa toán Bài toán quy hoạch nguyên tőng quát bieu dien dạng: f (x) = c T x → min(max) với đieu ki n: Ax ≤ b x ≥ x ∈ n Z Bài toán quy hoạch nguyên goi hoàn toàn tat cǎ bien đeu so nguyên goi b ph n m t so bien không phǎi so nguyên Bài toán quy hoạch nguyên 0-1 toán bien giới hạn ho c 1.1.2 Úng dụng cúa toán Úng dụng cǔa toán phát trien dụa vào bien the toán quy hoạch nguyên hőn hợp toán quy hoạch nguyên 0-1