求解等圆Packing问题的遗传拟物混合算法

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等圆Packing问题是一类非常典型的NP-Hard问题。它属于Packing问题的一种。此类问题在玻璃、钢板、木材、纸张和制衣等工程应用领域中具有非常高的应用价值。由于NP-Hard问题的复杂性,不能用常规的解法,比如几何方法求解。因此必须提出非常有效的启发式方法来近似地求解。拟物方法作为一种非常有建设性的方法,它通过观察和模拟物理世界中的物体运动规律,来设计求解模型。通过将数学问题转换为物理模型进行计算,最终得到问题的解。本等圆Packing问题所模拟的物理模型为弹性球模型。通过将每个小圆设想为弹性实心小圆,把大圆设想为中空刚体,根据受力运动的模拟得到最终相对稳定位置作为问题的解。在实际的对物理过程进行模拟的动态过程中,一般使用逐步小量移动的迭代方法。此方法在模拟物理过程上,存在一定数学上的精确性问题。通过改进原有拟物算法,使每次小量移动的大小根据情况而可以改变大小,以使得总势能严格单调递减。此改进可以取得更好的收敛效果。通过将遗传算法与拟物算法结合,得到全新的算法。在广度搜索和深度搜索上双管齐下,能在得到全局最优解的效果上有显著增强。通过加入模糊逻辑对参数的控制,可以很好的平衡广度搜索和深度搜索的时机,加快收敛。
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