There are emerging transportation problems known as the Traveling Salesman Problem with Drone (TSPD) and the Flying Sidekick Traveling Salesman Problem (FSTSP) that involve the use of a drone in conjunction with a truck for package delivery. This study represents a hybrid genetic algorithm for solving TSPD and FSTSP by combining local search methods and dynamic programming. Similar algorithms exist in the literature. Our algorithm, however, considers more sophisticated chromosomes and simpler dynamic programming to enable broader exploration by the genetic algorithm and efficient exploitation through dynamic programming and local searches. The key contribution of this paper is the discovery of how decision-making processes should be divided among the layers of genetic algorithm, dynamic programming, and local search. In particular, our genetic algorithm generates the truck and the drone sequences separately and encodes them in a type-aware chromosome, wherein each customer is assigned to either the truck or the drone. We apply local searches to each chromosome, which is decoded by dynamic programming for fitness evaluation. Our dynamic programming algorithm merges the two sequences by determining optimal launch and landing locations for the drone to construct a TSPD solution represented by the chromosome. We propose novel type-aware order crossover operations and effective local search methods. A strategy to escape from local optima is proposed. Our new algorithm is shown to outperform existing algorithms on most benchmark instances in both quality and time. Our algorithms found the new best solutions for 538 TSPD instances out of 920 and 93 FSTSP instances out of 132.


翻译:正在出现一些运输问题,如Drone旅行销售员问题(TSPD)和Flight Sidekick旅行销售员问题(FSTSP),这涉及使用无人机与卡车一起提供包运货。这项研究是解决TSPD和FSTSP的混合遗传算法,将本地搜索方法和动态编程结合起来。类似的算法在文献中也存在。我们的算法考虑到更先进的染色体和更简单的动态编程,以便能够通过基因算法进行更广泛的探索,并通过动态编程和本地搜索进行高效的利用。本文的主要贡献是发现决策过程应该如何在基因算法、动态编程和本地搜索的层次之间进行分配。特别是,我们的基因算法可以单独生成卡车和无人机序列,并将它们编码成一种有色相的染色体,其中每个客户被分配到卡车或无人机。我们对每一种染色体进行本地搜索,通过动态的编程对健康评估进行分解。我们的动态编程算法通过确定最佳的发射和着陆地点,从而将两个序列合并,确定最佳的无人机发射地点和着陆地点,以便选择最精选用智能、最精准的机的机的操作系统进行。我们提出的SDFDFDDDS格式的系统选择的系统选择。我们提出的新式搜索方法显示了我们所选取的新的的系统。</s>

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