使用C++TR1实现物流配送问题的简单模拟

   物流配送问题是典型的NP完全问题,寻找求解该问题的高效准确的算法一直以来都是研究热点。我在这里不是讨论解决该问题的具体算法,而是简单介绍一下C++98的一个功能强大扩展--TR1
  TR1Technical Report 1的简称,它原本是标准委员会内部的一个名称。它是在1998年标准委员会提出C++ Standard(就是我们说的"标准C++")之后 委员会拟定的下一个版本的C++ Standard应该具有的功能的一份描述。它仅是一份文档,本身并没有做出具体实现,但其中列出的这些实现很值得我们去了解。关于TR1Effective C++3e)》Item54有比较详细的介绍,这里不多说了。
  支持TR1的开发环境有:
        gcc4.*.*(gcc4.0及以后的版本)
      MSVC2008(vs2008及以后版本)

问题描述:   
    针对一般的分销系统,即系统由分销中心(DC),多个零售商组成,该系统的运营成本主要由运输成本与库存成本构成。分销中心用自己的车辆为各零售商供货,而分销中心由制造商直接供货,假设零售商处的顾客需求是随机的且服从一定的概率分布,不同零售商之间以及同一零售商不同时期之间的需求是独立的。一般DC与零售商均采用周期补货策略,补货时刻为周期末,DC的一个补货周期一般包含多个零售商的补货周期。现考虑只有一个分销中心和30个零售商组成的分销系统,配送货物为单一产品。试就顾客需求服从参数为6Possion分布,销售中心位置为(0,0),30个零售商的位置可在[-200,200]‰[-200,200]的平面上随机产生得到的分销系统的运输、配送策略建立数学模型,并以题目中提供的部分数据为基础,进行数据模拟。

程序实现:

#include 
  #include 
  #include 
  #include 
  #include 
  #include 
  using namespace std;
  using namespace std::tr1;
  
  #define PRINT_RES
  #define PRINT_STEP
  ofstream fout("res.txt");
  
  int nTests = 500; // 存放模拟次数
  const int N = 30; // 零售商
  const int Q = 18; // 车的载重量
  
  typedef double require_t;
  double x[N+1], y[N+1]; // 零售商的坐标
  double W[N+1][N+1];        // 带权邻接矩阵
  require_t q[N+1];      // 零售商处的客户需求
  
  inline double squre(double x) {    return x*x; }
  int main()
  {
     random_device rd;   // 随机数引擎
     mt19937 gen(rd());  // 随机数算法
     uniform_int uniform(-200, 200); // 均匀分布随机数发生器
     poisson_distribution poisson(6.0); // 泊松分布随机数发生器
     
     x[0] = y[0] = 0.0;
     double res=0;
     
     cout<<"请输入试验次数:";
     cin >> nTests; // 输入模拟次数
     for(int t=1; t<=nTests; t++) {
         
         // 生成随机数:
         int rc1 = 1, rc2 = 1;;
         set sreq;
         set< pair > pset;
         while( rc1 <= N || rc2 <= N ) {
             // 零售商位置 服从均匀分布
             x[rc1] = uniform(gen);
             y[rc1] = uniform(gen);
             if( !(x[rc1] == 0.0 && y[rc1] ==0.0) ) {
                 pset.insert( pair( x[rc1], y[rc1] ) );
                 rc1++;
             }
             // 客户需求 服从泊松分布
             q[rc2] = poisson(gen); 
             if( q[rc2] > 0.0 ) {
                 sreq.insert( q[rc2] );
                 rc2++;
             }
         }       
         
         // 更新邻接矩阵:
         for(int i=0; i<=N; i++) {
             for(int j=0; j<=N; j++)  {
                 W[i][j] = sqrt( squre(x[i]-x[j]) + squre(y[i]-y[j]) );
             }
         }
  
         set V;
         for(int i=1; i<=N; i++) V.insert(i);
         
         /***************************************************************************
          贪婪算法(greedy algorithm)
           时间复杂度:O(n^2*log2(n))
             Step1: 令S={},u=0, k=1;
             Step2: 令R(k)={u},Qt=Q;
             Step3: 构建集合AR(u)={e| e∈A(u)且e∈S,且q(e) < Qt };
             Step4: 如果AR(u)≠{},则
                         从AR(u)中找到到u的权最小的x,更新R(k),S,Qt,u:
                         R(k)=R(k)∪{x},S=S∪{x},Qt=Qt-q(x),u=x;
                         跳转到(3);
                     否则,继续(5);
             Step5: 如果S≠V,则k=k+1,u=0转到(2);否则,结束;
         ****************************************************************************/
         // 1.   令S={},u=0, k=1;
         set S;
         int u=0, k=1;       
         vector R[N+1];           
  
         while(1) {
             // 2.令R(k)={u},Qt=Q;
             R[k] = vector(1, u); 
             double Qt = Q;      
             while(1) {
                 // 3.构建集合AR(u)={e| e∈A(u)且e∈S,且q(e) < Qt }
                 set AR;
                 for(int e=1; e<=N; e++) {
                     if( W[u][e]!=0 && q[e]::iterator it=AR.begin();
                     for( ;it != AR.end(); it++ ) 
                     {
                         if( q[*it]/W[u][*it] > minw ) {
                             minx = *it; 
                         }
                     }                   
                     R[k].push_back( minx );
                     S.insert( minx );
                     Qt -= q[ minx ];
                     u = minx;
                     continue;
                 }
                 else break;
             }
             // 5.如果S≠V,则k=k+1,u=0转到(2);否则,结束;
             if( S != V ) {
                 if( V.size() - S.size() == 1 ) {
                     R[k+1] = vector(2, 0);
                     R[k+1][1] = *V.begin();
                     break;
                 }
                 if( R[k].size()>1 ) k++; 
                 u=0;
                 continue;
             }
             else break;
         }
  
         // 计算本次模拟的 运营成本:
         double C=0;
          for(int i=1; i<=N; i++) {
              if( R[i].size() )  {
                  vector::iterator it=R[i].begin();
                  for( ; it+1!=R[i].end(); it++) {
                      C += W[*it][*(it+1)];
                  }
                  C += W[*it][0];
              }
          }
         // 打印各次配送的路线:
          printf("\n第%d次模拟...\n", t);
          for(int i=0; i<=N; i++) {
              if( R[i].size() ) {
                  printf("第%d趟发货:\t", i);
                  //int j=0, sz = R[i].size();
                  vector::iterator it=R[i].begin();
                  for( ; it!=R[i].end(); it++) {
                      printf("%d\t", *it );// printf("(%d,%d)\t", *it, *(it+1) );
                  } // printf("(%d,%d)\t", *it, 0 );
                  printf("\n");
              }
          }
          printf("运输成本: %g\n", C);
         fout << C << "\n";
         res += C;
     }
     printf("\n模拟次数:%d\n平均运输成本:%g\n", nTests, res/nTests );
     return 0;
  }

 注:以上代码只在vc2008中编译通过,在gcc中编译可能会出现问题(在我的gcc上没有编译成功,好像是gcc实现版的TR1所在的头文件不太一样)。

    这里只用到了TR1的随机数生成工具,它大大超越了rand(),它除了提供正态分布以外,还提供了正态分布、泊松分布、伯努利分布等概率分布,而且使用起来也相当简单。

这里是关于TR1的一份清单:

EC++
Page
Effective C++, Third Edition
Name
TR1 Name Proposal
Document
265 Smart Pointers Smart Pointers n1450
265 tr1::function Polymorphic Function Wrappers n1402
266 tr1::bind Function Object Binders n1455
266 Hash Tables Unordered Associative Containers n1456
266 Regular Expressions Regular Expressions n1429
266 Tuples Tuple Types n1403 (PDF)
267 tr1::array Fixed Size Array n1479
267 tr1::mem_fn Function Template mem_fn n1432
267 tr1::reference_wrapper Reference Wrappers n1453
267 Random Number Generation Random Number Generation n1452
267 Mathematical Special Functions Mathematical Special Functions n1422
267 C99 Compatibility Extensions C Compatibility n1568
267 Type Traits Metaprogramming and Type Traits n1424
267 tr1::result_of Function Return Types n1454


关于TR1的描述的原始链接:http://www.aristeia.com/EC3E/TR1_info.html

 最新的C++标准已在去年发布,即C++11.

关于C++11的一份清单(包括C++全部内容):

C++参考
C++98,C++03,C++11

语言

预处理器
关键字
运算符优先级
转义序列
ASCII表
基本类型

概念

实用工具库

类型的支持
动态内存管理
错误处理
程序实用工具
日期和时间
bitset
函数对象
pair  −   tuple (C++11)

字符串库

basic_string
NULL结尾的字节串
NULL结尾的多字节字符串
NULL结尾的宽字符串

容器库

array (C++11)  −  vector  −  deque
list  −  forward_list (C++11)
set  −  multiset
map  −  multimap
unordered_set (C++11)
unordered_multiset (C++11)
unordered_map (C++11)
unordered_multimap (C++11)
stack  −  queue  −  priority_queue

算法库

迭代器库

数值算法库

常见的数学函数
复数
伪随机数生成

输入/输出库

basic_streambuf
basic_filebuf
basic_stringbuf
ios_base
basic_ios
basic_istream
basic_ostream
basic_iostream
basic_ifstream
basic_ofstream
basic_fstream
basic_istringstream
basic_ostringstream
basic_stringstream
I / O操纵
C-风格的I / O

本地化库

正则表达式库 (C++11)

原子操作库 (C++11)

线程的支持库 (C++11)

关于每个内容的详细说明http://www.cplusplus.com/上也有不错的说明(两个网站的内容差不多).原始链接:http://zh.cppreference.com/w/%E9%A6%96%E9%A1%B5

  但目前,支持C++11的编译器并不多,只有:

       gcc 4.7.*

    VC2012 

   C++11有更多更强大、更有趣的内容供我们使用,我们要做的就是去熟悉。


转载于:https://my.oschina.net/u/737017/blog/349627

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