前言
大家好，最近消失了一陣子。因為這兩周一直在折騰一款產品。事情是這樣的，此前搞算法一直是和命令行打交道基本上，搞得心煩，然后前陣子上頭條偶然看到一些前端框架做的系統，感覺還挺好看的，也蠻有趣的。於是就躍躍欲試想嘗試下新的東西，加上此前不是做了很多算法嘛，有了一定的基礎積累，於是想着把算法和UI結合起來，搞款能用的算法產品試試。
問題背景
整個項目還是基於VRP的一個背景，處理的問題在涵蓋經典VRPTW的基礎上，還包括了處理以下約束的能力：
- 多時間窗（一般由於客戶營業休息時間等安排，會允許出現多個配送時間窗）
- 多車型（涵蓋冷鏈車型和常規車型，大型車輛和小型車輛等，能夠進行混合配送）
- 交通管制約束（有些地方不允許大型的車輛進入，只能安排小型車進行配送）
- 時間窗為硬時間窗（早到等待，不允許晚到）
- 客戶需求多樣化（常規的貨物，冷鏈配送要求的貨物）
- 等等
算法性能
系統的核心算法引擎基於啟發式算法開發，具有比較優秀的性能。不過口說無憑，將我們的算法和cplex進行對比，首先是小規模算例上的對比（規定了CPLEX求解時間上限為1小時）：
可以看到，相比較cplex而言，我們的算法有以下特點：
- 質量更高:算例（1-7）我們的算法均取得了與CPLEX同樣的最優解，在算例（8-11）上我們的算法取得了比CPLEX在1小時內求得的可行解更優的解（表中值越低越好）
- 時間更快:除了算例1時間略高於CPLEX外，其余算例時間均比CPLEX低。且CPLEX的求解時間隨着問題規模增加呈指數增長。當規模變大時，問題的求解時間急劇增加，在現實中很難應用。而我們的算法求解時間隨問題規模增長呈線性增長，能夠在較快的時間內求解較大規模的問題（分鍾級）。
在大規模算例下（客戶節點60-200時），我們的算法求解結果與CPLEX在1小時內求得的可行解進行對比：
- 相比商業求解器CPLEX在1小時內求得的可行解，我們的算法得出的解成本更低。
- 如圖所示(時間越少越好)，可以看出，在客戶規模為60-200的算例下，我們算法的求解時間遠低於CPLEX的求解時間。
同時為了彌補啟發式算法在求解質量上的不足，我在算法中應用了一種全新的“鄰域搜索多樣化”技術，通過對搜索過程中的目標值增加懲罰從而避免陷入局部最優，以擴大搜索過程的多樣性達到尋找更優解的目的。
從圖上可以看出，加了“鄰域搜索多樣化”技術后的算法效果明顯比未加之前的要好，求解得到的解成本均有降低。
系統介紹
好了上面介紹了一下核心算法，這里來介紹下系統的UI界面。整個系統的UI采用的技術棧是springboot+vue前后端分離開發的模式，數據庫采用的是mysql。由於我對前后端這些完全沒有學過，這兩周開發的過程中都是邊學邊做的。其中踩過的坑和無數吐血的經歷等以后有時間再介紹了。唉~
系統的主界面如下：
初次使用需要到任務管理中添加一個任務，填寫任務名和任務相關描述，上傳算例文件保存任務后，便可以開始對任務進行相應的操作：
系統后端會對算例文件進行一個校驗的操作，如果是瞎上傳的不符合格式的文件，會被撤掉。
添加完任務后，可以在參數設置模塊對算法的參數進行相關的設置，右邊是具體參數的詳細說明：
然后就可以回到主頁面對剛剛添加的任務進行一個求解了。當在任務操作中選擇一個任務，左下角的地圖便會將算例中的客戶節點在地圖上標注出來：
隨后便可以點擊啟動算法，進行求解，該過程是動態演示的過程，會隨着后端算法的求解不斷更新頁面上的信息，包括當前進度，當前最優解的詳情，算法收斂曲線等，該過程也可以隨時點擊停止按鈕終止算法：
求解完成后，左下角的地圖會將求得的路徑在地圖上給逐一展示出來，同時也能看到整個過程的算法收斂曲線，包括當前解（可能不可行）和最優解曲線（必須為可行解，不然不會畫出來），還有最優解的路徑具體詳情：
同時，求解的結果也可以進一步保存到后台的數據庫中，相關詳情可以在結果查看中進行管理：
點擊某個任務的詳情后，便可以將該任務的求解記錄詳情給展示出來：
演示視頻
最后附上演示視頻：
番茄路徑優化系統展示
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