2026年数学建模国赛B题算法(31):基于改进GRASP框架的混合整数规划问题求解算法研究

📅 发布时间:2026/8/13 13:26:53
2026年数学建模国赛B题算法(31):基于改进GRASP框架的混合整数规划问题求解算法研究
摘要随机贪婪自适应搜索过程(Greedy Randomized Adaptive Search Procedure, GRASP)是一种用于求解组合优化问题的元启发式算法框架,其核心思想是通过迭代执行"贪婪随机构造"与"局部搜索"两个阶段,在解空间的探索与开发之间取得有效平衡。本文系统梳理了GRASP框架的数学基础与算法设计原理,从马尔可夫链收敛性分析入手,证明了标准GRASP算法在有限状态空间中以概率1收敛到全局最优解。在此基础上,针对经典GRASP在求解大规模混合整数规划问题时面临的解质量波动大、收敛速度慢等缺陷,本文提出了一种融合路径重连(Path Relinking)策略与自适应参数调整机制的改进型GRASP算法——AGPR-GRASP。该算法采用基于信息熵的自适应贪婪阈值调节策略,引入长期记忆机制指导多样化搜索,并通过精英解池的路径重连操作增强局部最优解之间的信息交换。为验证算法的有效性,本文选取了经典的旅行商问题(TSP)和带时间窗的车辆路径问题(VRPTW)作为测试用例,在OR-Library标准数据集上开展对比实验。结果表明,AGPR-GRASP相较于标准GRASP和CPLEX求解器,在求解精度上平均提升6.73%,在求解效率上提升约28.4%,且具有更好的鲁棒性。本文最后探讨了GRASP框架在智能物流调度、电力系统优化等实际场景中的扩展应用,并对未来研究方向进行了展望。关键词:GRASP;元启发式算法;组合优化;路径重连;自适应搜索;混合整数规划1. 引言1.1 研究背景与意义随着数字经济与智能制造的深度推进,生产调度、物流配送、网络设计等领域的决策问题日趋复杂,其数学模型往往可以归约为大规模的混合整数规划问题。这类