public Solucion GRASPFijo()
{
SolucionFVRP mejorSolucion = null;
TimeSpan mejorTiempo = new TimeSpan();
Stopwatch sw = new Stopwatch();
TipoTerminacion terminacion = TipoTerminacion.Completa;
int iteracionesSinMejora = 0;
int solucionesMenorEpsilon = 0;
sw.Start();
for (var i = 0; i < cantidadCorridas && iteracionesSinMejora < cantidadDeIteracionesSinMejora; i++)
{
SolucionFVRP solucion = GolosoAleatorio(alfaFijo);
RealizarBusquedaLocal(solucion);
ValidarSolucion(solucion);
if (mejorSolucion == null || mejorSolucion.Costo > solucion.Costo)
{
sw.Stop();
decimal porcentajeDeMejora = (decimal)100;
if (mejorSolucion != null)
{
porcentajeDeMejora = 100 - ((solucion.Costo * 100) / mejorSolucion.Costo);
}
mejorSolucion = solucion;
mejorTiempo = sw.Elapsed;
sw.Start();
iteracionesSinMejora = 0;
if (porcentajeDeMejora < epsilon)
{
if (solucionesMenorEpsilon > cantidadSolucionesMenorEpsilon)
{
terminacion = TipoTerminacion.Epsilon;
break;
}
solucionesMenorEpsilon++;
}
}
else
{
iteracionesSinMejora++;
}
}
if (iteracionesSinMejora >= cantidadDeIteracionesSinMejora)
{
terminacion = TipoTerminacion.IteracionesSinMejora;
}
return(new Solucion()
{
SolucionFVRP = mejorSolucion,
MejorAlfa = alfaFijo,
MejorTiempo = mejorTiempo,
TipoTerminacion = terminacion.ToString()
});
}
void AgregarCaminoConNodoInicial(SolucionFVRP solucion)
{
solucion.Caminos.Add(new Camino()
{
Nodos = new List <int>(), Costo = 0, Capacidad = InstanciaProblema.capacidad
});
solucion.Caminos[solucion.Caminos.Count - 1].Nodos.Add(0);
}
void RealizarBusquedaLocal(SolucionFVRP solucionCompleta, int cant_iteraciones_busquedas_locales = 2)
{
for (var i = 0; i < cant_iteraciones_busquedas_locales; i++)
{
busquedasLocales.relocate(solucionCompleta.Caminos);
busquedasLocales.exchange(solucionCompleta.Caminos);
busquedasLocales.cross_exchange(solucionCompleta.Caminos);
busquedasLocales.tail_exchange(solucionCompleta.Caminos);
foreach (var solucion in solucionCompleta.Caminos)
{
// Si son 6 nodos o menos conviene permutar todo a andar haciendo búsquedas locales heurísticas
if (solucion.Nodos.Count <= 6)
{
Utilidades.PermutarTodo(celdas, solucion);
}
else
{
busquedasLocales.relocate(solucion);
busquedasLocales.exchange(solucion);
busquedasLocales.or_opt(solucion);
busquedasLocales.four_opt(solucion);
busquedasLocales.two_opt(solucion);
}
// Hay que reacomodar porque estas búsquedas locales te mueven el depósito para cualquier lado
while (solucion.Nodos[0] != 0)
{
var valor = solucion.Nodos[0];
for (var cam = 0; cam < solucion.Nodos.Count; cam++)
{
var siguiente_posicion = cam + 1 == solucion.Nodos.Count ? 0 : cam + 1;
var _valor = solucion.Nodos[siguiente_posicion];
solucion.Nodos[siguiente_posicion] = valor;
valor = _valor;
}
}
}
busquedasLocales.family_exchange(solucionCompleta.Caminos);
}
// Por búsquedas locales puede ocurrir que quede algún vehículo solo con el depósito.
// No afecta a la distancia, solo agrega un vehículo al pedo. Se lo sacamos y listo.
var j = 0;
while (j < solucionCompleta.Caminos.Count)
{
if (solucionCompleta.Caminos[j].Nodos.Count == 1)
{
solucionCompleta.Caminos.RemoveAt(j);
}
else
{
j++;
}
}
}
void CerrarUltimoCamino(SolucionFVRP solucion)
{
// Sumar al costo la vuelta al último nodo
var ultimo_camino = solucion.Caminos.Count - 1;
solucion.Caminos[ultimo_camino].Costo +=
celdas.Get(solucion.Caminos[ultimo_camino].Nodos[0],
solucion.Caminos[ultimo_camino].Nodos[solucion.Caminos[ultimo_camino].Nodos.Count - 1]).distancia;
}
private SolucionFVRP GolosoAleatorio(decimal alfa)
{
// procedure GreedyRandomizedConstruction(α,Seed)
// 1. S ← empty;
// 2. Initialize the candidate set: C ← E;
// 3. Evaluate the incremental cost c(e) for all e ∈ C;
// 4. while C != empty do
// 5. c_min ← min{c(e) | e ∈C};
// 6. c_max ← max{c(e) | e ∈ C};
// 7. Build the restricted candidate list: RCL ← {e ∈ C | c(e) ≤ c_min +α(c_max − c_min)};
// 8. Choose s at random from RCL;
// 9. Incorporate s into solution: S ← S∪ {s};
// 10. Update the candidate set C;
// 11. Reevaluate the incremental cost c(e) for all e ∈ C;
// 12. end;
// 13. return S;
// end.
SolucionFVRP solucion = new SolucionFVRP(InstanciaProblema.Distancias.Count);
solucion.Caminos = new List <Camino>();
solucion.FamiliasPendientes = new List <Familia>();
foreach (var familia in InstanciaProblema.Familias)
{
if (!familia.nodos.Contains(0))
{
solucion.FamiliasPendientes.Add(new Familia()
{
cantidad_visitada = 0,
cantidad_visitas = familia.cantidad_visitas,
id = familia.id,
nodos = new List <int>(familia.nodos.ToArray())
});
}
}
AgregarCaminoConNodoInicial(solucion);
while (solucion.FamiliasPendientes.Count > 0)
{
if (!Mover(solucion, alfa))
{
CerrarUltimoCamino(solucion);
AgregarCaminoConNodoInicial(solucion);
}
}
CerrarUltimoCamino(solucion);
return(solucion);
}
public void ValidarSolucion(SolucionFVRP solucion)
{
// Validar que solo aparezca una vez el 0 en cada camino y este se encuentre en el 1er lugar
foreach (var camino in solucion.Caminos)
{
if (camino.Nodos.Count != camino.Nodos.Distinct().Count())
{
throw new Exception("Nodos repetidos");
}
if (camino.Nodos[0] != 0)
{
throw new Exception("El 0 debe ir en el 1er lugar");
}
}
var familias = new List <Familia>();
foreach (var familia in InstanciaProblema.Familias)
{
familias.Add(new Familia()
{
id = familia.id,
demanda = familia.demanda,
nodos = familia.nodos,
cantidad_visitada = 0,
cantidad_visitas = familia.cantidad_visitas
});
}
foreach (var camino in solucion.Caminos)
{
foreach (var nodo in camino.Nodos)
{
foreach (var familia in familias)
{
if (familia.nodos.Contains(nodo))
{
familia.cantidad_visitada++;
break;
}
}
}
}
foreach (var familia in familias)
{
if (familia.cantidad_visitas != familia.cantidad_visitada && !familia.nodos.Contains(0))
{
throw new Exception("Familia no visitada");
}
}
// Validar demandas
foreach (var camino in solucion.Caminos)
{
var demanda_camino = camino.Nodos.Select(x => InstanciaProblema.Demanda[x]).Sum();
if (demanda_camino > InstanciaProblema.capacidad)
{
throw new Exception("La demanda del camino supera la capacidad máxima");
}
if (InstanciaProblema.capacidad - demanda_camino != camino.Capacidad)
{
throw new Exception("La capacidad del camino es distinta a la que debería ser");
}
var costo_camino = Utilidades.CalcularCosto(celdas, camino.Nodos);
if (Math.Round(costo_camino) != Math.Round(camino.Costo))
{
throw new Exception(string.Format("Costos distintos, calculado: {0}, valor manual: {1}",
Math.Round(costo_camino), Math.Round(camino.Costo)));
}
}
var costo = Utilidades.CalcularCosto(celdas, solucion.Caminos);
if (Math.Round(costo) != Math.Round(solucion.Costo))
{
throw new Exception(string.Format("Costos distintos, calculado: {0}, valor manual: {1}",
Math.Round(costo), Math.Round(solucion.Costo)));
}
}
bool Mover(SolucionFVRP solucion, decimal alfa)
{
var nro_camino_actual = solucion.Caminos.Count - 1;
var camino_actual = solucion.Caminos[nro_camino_actual].Nodos;
var nodo_actual = camino_actual[camino_actual.Count - 1];
// No hace falta conocer los adyaecentes porque es un grafo completo, entonces hay que mirar todos.
List <int> candidatos = new List <int>();
for (int ady = 0; ady < InstanciaProblema.Distancias.Count; ady++)
{
if (ady == nodo_actual)
{
continue;
}
// Se corrobora que podamos satisfacer la demanda del nodo adyacente.
if (InstanciaProblema.Demanda[ady] > solucion.Caminos[nro_camino_actual].Capacidad)
{
continue;
}
// Si el nodo adyacente fue utilizado no se puede volver a usar.
if (solucion.NodosUtilizadosGrasp[ady])
{
continue;
}
// La familia del nodo adyacente debe pertenecer a las familias pendientes.
var familiaPendiente = solucion.FamiliasPendientes.Any(x => x.id == InstanciaProblema.FamiliaPorNodo[ady]);
if (!familiaPendiente)
{
continue;
}
candidatos.Add(ady);
}
if (candidatos.Count == 0)
{
return(false);
}
var max = decimal.MinValue;
var min = decimal.MaxValue;
foreach (var ady in candidatos)
{
if (nodo_actual != ady)
{
if (InstanciaProblema.Distancias[nodo_actual][ady] > max)
{
max = InstanciaProblema.Distancias[nodo_actual][ady];
}
if (InstanciaProblema.Distancias[nodo_actual][ady] < min)
{
min = InstanciaProblema.Distancias[nodo_actual][ady];
}
}
}
// Retorno temprano. Si entre todos los posibles candidatos, el mas cercano esta mas lejos que el
// deposito, se vuelve con una probabilidad determinada.
if (retornoTemprano && (solucion.Caminos[nro_camino_actual].Nodos.Count > 1) &&
(InstanciaProblema.Distancias[nodo_actual][0] <= min) &&
(new Random().Next(0, 100) < probRetornoTemprano))
{
return(false);
}
if (tipoAlfa == TipoAlfa.Aleatorio)
{
// En la version aleatoria, cambia el alfa por cada movimiento de manera random.
alfa = ((decimal)(new Random().Next(0, 100)) / 100);
}
// Construccion de la lista de candidatos.
List <int> RCL = new List <int>();
foreach (var ady in candidatos)
{
if (InstanciaProblema.Distancias[nodo_actual][ady] <= (min + alfa * (max - min)))
{
RCL.Add(ady);
}
}
if (RCL.Count == 0)
{
throw new Exception("Error, la RCL no puede ser nunca vacia!");
}
// Seleccion random del candidato.
Random rnd = new Random();
int r = rnd.Next(RCL.Count);
int vecino = RCL[r];
int familia_id = InstanciaProblema.FamiliaPorNodo[vecino];
// Se actualiza el camino y se mete el vecino en la solucion
solucion.Caminos[nro_camino_actual].Costo += InstanciaProblema.Distancias[nodo_actual][vecino];
solucion.Caminos[nro_camino_actual].Capacidad -= InstanciaProblema.Demanda[vecino];
solucion.Caminos[nro_camino_actual].Nodos.Add(vecino);
solucion.NodosUtilizadosGrasp[vecino] = true;
// Se actualizan las familias y si ya se visitaron todos los nodos, se remueven.
for (var i = 0; i < solucion.FamiliasPendientes.Count; i++)
{
if (solucion.FamiliasPendientes[i].id == familia_id)
{
solucion.FamiliasPendientes[i].nodos.Remove(vecino);
solucion.FamiliasPendientes[i].cantidad_visitada++;
if (solucion.FamiliasPendientes[i].cantidad_visitada == solucion.FamiliasPendientes[i].cantidad_visitas)
{
solucion.FamiliasPendientes.RemoveAt(i);
}
break;
}
}
return(true);
}
public Solucion GRASPReactivo()
{
SolucionFVRP mejorSolucion = null;
TimeSpan mejorTiempo = new TimeSpan();
Stopwatch sw = new Stopwatch();
TipoTerminacion terminacion = TipoTerminacion.Completa;
int iteracionesSinMejora = 0;
int iteracionesHastaReincio = 0;
int solucionesMenorEpsilon = 0;
int iteracionesActualizar = 0;
sw.Start();
decimal mejorAlfa = 0;
for (var i = 0; i < cantidadCorridas && iteracionesSinMejora < cantidadDeIteracionesSinMejora; i++)
{
SolucionFVRP solucion = null;
// Reactive GRASP
decimal alfa = (decimal)0.0;
if (!promedioSolCompleto)
{
// Se hace una primera corrida con cada alfa para empezar a completar la tabla promedioSoluciones.
for (int j = 0; j < 10; j++)
{
alfa = (decimal)alfas[j];
SolucionFVRP solParcial = GolosoAleatorio(alfa);
RealizarBusquedaLocal(solParcial);
solucionesPorAlfa[j] = new List <decimal>();
solucionesPorAlfa[j].Add(solParcial.Costo);
if (solucion == null || solucion.Costo > solParcial.Costo)
{
solucion = solParcial;
mejorAlfa = alfa;
}
}
}
else
{
// A partir de que se cargan para todo alfa, arrancamos el algoritmo posta.
if (iteracionesActualizar >= cantidadIteracionesActualizarPromedio && mejorSolucion != null)
{
decimal sum = 0;
decimal[] normalizado = new decimal[10];
for (int j = 0; j < 10; j++)
{
decimal promedioSolucionAlfa = solucionesPorAlfa[j].Sum() / solucionesPorAlfa[j].Count;
normalizado[j] = (decimal)Math.Pow((double)(mejorSolucion.Costo / promedioSolucionAlfa), delta);
sum += normalizado[j];
}
for (int j = 0; j < 10; j++)
{
probabilidad[j] = normalizado[j] / sum;
}
iteracionesActualizar = 0;
}
else
{
iteracionesActualizar++;
}
var random = ((decimal)(new Random().Next(0, 100)) / 100);
var acum = (decimal)0.0;
var actual = -1;
while (acum < random)
{
actual++;
acum += probabilidad[actual];
}
if (actual == -1)
{
actual = 0;
}
alfa = (decimal)alfas[actual];
SolucionFVRP solParcial = GolosoAleatorio(alfa);
RealizarBusquedaLocal(solParcial);
if (solucion == null || solucion.Costo > solParcial.Costo)
{
solucion = solParcial;
mejorAlfa = alfa;
}
solucionesPorAlfa[actual].Add(solParcial.Costo);
}
// En la primer iteracion se completa... es horrible como me esta quedando, lo se.
if (!promedioSolCompleto)
{
promedioSolCompleto = true;
}
ValidarSolucion(solucion);
if (mejorSolucion == null || mejorSolucion.Costo > solucion.Costo)
{
sw.Stop();
decimal porcentajeDeMejora = (decimal)100;
if (mejorSolucion != null)
{
porcentajeDeMejora = 100 - ((solucion.Costo * 100) / mejorSolucion.Costo);
}
mejorSolucion = solucion;
mejorTiempo = sw.Elapsed;
sw.Start();
iteracionesSinMejora = 0;
if (porcentajeDeMejora < epsilon)
{
if (solucionesMenorEpsilon > cantidadSolucionesMenorEpsilon)
{
terminacion = TipoTerminacion.Epsilon;
break;
}
solucionesMenorEpsilon++;
}
}
else
{
iteracionesSinMejora++;
}
iteracionesHastaReincio++;
}
if (iteracionesSinMejora >= cantidadDeIteracionesSinMejora)
{
terminacion = TipoTerminacion.IteracionesSinMejora;
}
return(new Solucion()
{
SolucionFVRP = mejorSolucion,
MejorAlfa = mejorAlfa,
MejorTiempo = mejorTiempo,
TipoTerminacion = terminacion.ToString()
});
}
