A hybrid evolutionary algorithm for the capacitated minimum spanning tree problem

数学优化 计算机科学 渡线 禁忌搜索 最小生成树 水准点(测量) 树(集合论) 算法 启发式 节点(物理) 局部搜索(优化) 操作员(生物学) 数学 人工智能 数学分析 大地测量学 地理 生物化学 化学 结构工程 抑制因子 转录因子 工程类 基因
作者
Yongliang Lu,Una Benlic,Qinghua Wu
出处
期刊:Computers & Operations Research [Elsevier BV]
卷期号:144: 105799-105799 被引量:4
标识
DOI:10.1016/j.cor.2022.105799
摘要

The capacitated minimum spanning tree (CMST) problem is a fundamental problem in telecommunication network design. Given a central node and a set of remote terminal nodes with specified demands for traffic, the goal of CMST is to find a minimum cost spanning tree (network) such that the traffic on any arc of the network satisfies the capacity constraint. To tackle this NP-hard problem, we propose an effective hybrid evolutionary algorithm that integrates a backbone-based crossover operator, a destroy-and-repair mutation operator to generate meaningful offspring solutions, and an intensification-driven adaptive tabu search procedure that considers both feasible and infeasible solutions in search of high-quality local optima. Extensive computational results on a set of 126 well-known CMST benchmark instances from the literature indicate that the proposed algorithm competes favorably with the state-of-the-art heuristics. For a selection of 25 most challenging CMST instances with unknown optimal solutions, the proposed algorithm reports new upper bounds (improved best-known solutions) in 9 cases, while reaching the best-known result for 12 instances. Furthermore, we provide experimental analyses to identify the key algorithmic features of the proposed approach.

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