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现代物流学-第章

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素个数相同。本例中为: 

。


。 
。 
。。


。。。
。
。0 Ф 7 
2 1 0 
8 7 Ф
(2)在直线不穿过的所有元素中找出最小元素。 
(3)在没有水平线的各行减去此最小元素;有垂直线的各列加上此最小元素;得新的效率
矩阵。 
本例中,所求最小元素为1,计算过程为: 

。。。
。
。
。。。
。
。0 Ф 7 
2 1 0 
8 7 0 
。

008

。 


…1 → 


…1 


。 
。 
。。


100 


760 


。 
。 
。。


+1 


第四步 回第二步;直到求出最优分配方案。 
本例中,对修改后的效率矩阵重复第二步得: 

Ф 8 
1 0 Ф 
7 6 0

。 
0

。 


。 
。 
。。


。 
。 
。。 


已经得3个0元素,故得最优分配方案为: 

Σ

 A1→B1,A2→B2,A3→B3
根据原效率矩阵,3叉车总搬运作业费为: 
25+20+17=62元 

12。2。3 巡回运输问题(旅行商问题) 
在单网点配送中,物流网点向所属用户送货,各用户的需求量bi(i=1;2; …;n),货
车载重量为Q,若满足bi 
≤ 
Q 
,则该网点只需一辆货车巡回送货即可。显然,在这种情

况下使费用最省的方案就是合理安排货车访问各用户的顺序,使货车的巡回线路的总距离
最短,这也就是旅行商问题。 

12…8 



例12…3已知5用户间距离如表12…13,其中d(i;j)=∝表示从第i个用户到第j个用户是
没有意义的; 用户1为物流网点所在位置,如果只考虑将每个用户都当作一个出发用户;每
个用户都当作一个到达用户;则对每个出发用户都要选择一个到达用户;而每个到达用户只
能有一个出发用户到达该地;将问题变成了一个分配问题;可用匈牙利法求解。 

表12…13 用户间距表 

到达 
出发 
1 2 3 4 5 
1 ∝ 1 7 4 3 
2 2 ∝ 6 3 43 1 6 ∝ 2 1 
4 1 5 4 ∝ 6 
5 7 5 4 5 ∝ 

以例12…13说明求解步骤 

第一步 令d(i;i)=∝;不存在通路的也记为∝;得距离阵;通常d(i;j)与d(j;i)不一定
相同;即矩阵不一定对称。 

第二步 对距离矩阵用匈牙利法求解;若得到无环路的路线;则就是最优路线;若路线有
环路;就不是最优路线;但所走总距离给出了旅行商问题总距离的下界。 

在本例中,匈牙利法求解过程为: 

∞


1743


∞


0632


∞


622


。


。


。


。
。


。


…1 


0 


。 
。 
。 
。 
。 
。。


。。。。。
。


。 
。 
。 
。 
。 
。。


。 
。 
。 
。 
。 
。。
。 
。 
。 
。 
。 
。。

→ 

。 
。 
。 
。 
。 
。。


φ


2


∞


634 


0


∞


412


∞


4 


2


…2 


0 


…1


φ


φ


16


∞


21 


05


∞


10 


5


∞


→ 


0 


…1


154


∞


6 


043


∞


5 


43


∞
φ


5


0 


…4


7545


∞


3101


∞


31


∞


0


。

。1

得不考虑环路下的最优方案: 
1→2,2→4,4→1,3→5,5→3 
所走总距离为: 


 1+3+1+1+4=10 
可以看出上述路线存在环路,不是原问题的最优路线,但给出了原问题的下界10。 
第三步 出现环路时,打开节点个数最少的环路。即在此环路上考虑某段路线不通的

各种情况,分别用匈牙利法求解,其中距离最短又无环路的路线即为最优路线。 
本例中,出现两个环路,1→2→4→1和3→5→3,打开节点数少的环路,分别令
d(3;5)=∝和d(5;3)=∝求解。 

(1)当d(3;5)=∝时;用匈牙利法求解 
0


φ


∞


1743


∞


0632


∞


62


。


。


。


。
。


。


…1 
…2 
…1 


。 
。 
。 
。 
。 
。。


。 
。 
。 
。 
。 
。。


。 
。 
。 
。 
。 
。。


。 
。 
。 
。 
。 
。。
。 
。 
。 
。 
。 
。。

→ 

。 
。 
。 
。 
。 
。。


φ


φ


2


∞


634 


0


∞


412


∞


4 


0 


φ


16


∞


2


∞


05


∞


1


∞


5


∞


∞


→ 


0 


…1 


…4 


154


∞


6 


043


∞


5 


43


∞
φ 


5 


∞ 


0 


7545


∞


3101


∞


31 


0 


。1 。 
2

可得无环路的最优方案: 5→3→4→1→2→5 

12…9 



所走总距离为: 1+4+2+1+4=12 

(2)当d(5;3)=∝时;用匈牙利法求解 
。


∞17 4 3 
2∞6 3 4 
1 6∞2 1 
1 5 4∞6 
7 5∞5∞ 


。


…1


。


∞0 6 3 2 
0∞4 1 2 
0 5∞1 0 
0 4 3∞5 
2 0∞0∞ 


。
。


0 


332


。


∞ 


。。。。。


。。。。。


。。。。。


。。。。。


112

∞

0


…2 


…1 → 


…1 


41

∞

0


→ 


4 


0 


5

∞ 


…5


。。。。。0。
。 
3
得路线: 1→2;2→1;3→5;4→3;5→4 
总距离: 1+2+1+4+5=13 
可以看到: 

20

∞

∞ 


上述方案出现环路1→2→1和3→5→4→3;如果打开环路求解;其总距离一定不小于13;而已
经得到总距离为12的路线;故不必再作计算; 

因此得上述旅行商的最优路线为:5→3→4→1→2→5;总距离为12。 

12。2。4 旅行商问题的神经网络求解 
虽然可以应用匈牙利算法求解旅行商问题,但是该方法需要进行多次试探,只适用于
小规模的问题,而随着距离矩阵维数的增加,求解的时间将大量增长,求解的复杂度也急
剧增加,该方法变得不再适用,此时可采用人工智能的方法——神经网络方法进行求解。 

1。连续Hopfield神经网络模型 
连续Hopfield神经网络模型如图12…1所示。第i个神经元的输入为ui ,输出状态为vi;
运算放大器模拟神经元的转移函数g(其中g为sigmoid函数),跨导T ij模拟神经元之间互连的
突触特性,电容c i 及电阻R i用来模拟生物神经元的输出时间常数。设有n个神经元互连,则
可用下述非线性微分方程描述: 


(a)Hopfield神经元 

。。。。。


。。。。。


φ 


φ


12…10 



(b)Hopfield神经网络
图12…1 连续时间神经网络模型 

n

。 
dui 
(t) ui 
(t)

。ci 
=ΣTijv 
j 
(t) 。+ 
Ii

。 dt =1 Ri 
(12。3)
。v 
(t) = 
g(u )(i) 

。 ii 

对式(12。3)可以定义系统的能量函数为: 

11 v

E =。Σ(n) Σ(n) Σ(n) Σ(n) i 
(v)dv 
(12。4)

2 i 
j 
iiR11111i 
∫
==
。
==
+。iijiijgvITvv0

可以证明,对于该能量函数,恒有 
dE≤ 
0 ,即当t→∞,网络达到稳态。显然应用网

dt 


络的这一特性,可以进行优化问题的求解。求解时,只需将优化问题的目标函数转化成

(12。4)式的形式,然后应用式(12。3)运算到网络收敛即可。通常在用Hopfield神经网络求
解实际问题时,一般忽略能量式中的积分项,将能量函数简化为下式(12。5),以便目标函
数的映射。 
E =。 1 ΣΣn(n) Tijviv 
j 
。Σ(n) viIi 
(12。5)
2 i=1 j=1 i=1 

2。神经网络求解旅行商问题 
对于n个用户的TSP问题,任何一个用户在最终访问路径上的访问次序可用一个n维向量
表示,因此每一个用户可用n个神经元表示。下面仍以例12…3为例说明,如果用户1第3个被
访问,则表示为00100,即第三个神经元输出为1,其余为0。为了表示n个用户,可简单地
用n╳n换位矩阵表示,如表12…14所示。 

表 12…14 换位矩阵 

用户 
次序 1 2 3 4 5 
1 0 0 1 0 0 
2 0 1 0 0 0 
3 1 0 0 0 0 
4 0 0 0 1 0 
5 0 0 0 0 1 

上述换位矩阵表示巡回线路为:3→2→1→4→5 
巡回距离为:distance=d(3;2)+d(2;1)+d(1;4)+d(4;5) 

12…11 



显然,一条�
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