Route recombination for deterministic and non-deterministic orienteering problems with time windows: A dynamic programming approach - Archive ouverte HAL
Journal Articles Computers and Operations Research Year : 2024

Route recombination for deterministic and non-deterministic orienteering problems with time windows: A dynamic programming approach

Recombinaison de solutions pour des problèmes déterministes et non déterministes de voyageur de commerce avec clients optionnels et fenêtres temporelles: une approche par programmation dynamique

Abstract

In this paper, we consider the Orienteering Problem with Time Windows (OPTW) where the goal is to visit customers within available time windows while maximizing the total reward provided by successive customer visits. For this problem, we introduce a new route recombination procedure that takes a set of solutions as input and returns the best combination containing at most k subsequences of customer visits from these solutions. This route recombination procedure is based on a dynamic programming algorithm enhanced with pruning strategies that can significantly reduce the size of the search space. It is also able to deal with time-dependent transition times. The experiments show that the algorithm proposed can be used as a lightweight and efficient post-optimization procedure working on elite solutions provided by a standard incomplete OPTW solver. Moreover, it can be used in a non-deterministic context where the reward values are not precisely known in advance; in this case, OPTW solutions can be first generated for various reward scenarios during an offline phase, and then combined during an online phase to quickly get a high-quality solution given the last-known reward values.
Dans cet article, nous considérons le problème de voyageur de commerce avec clients optionnels et fenêtres temporelles (Orienteering Problem with Time Windows, OPTW) où l'objectif est de visiter les clients dans les fenêtres temporelles disponibles tout en maximisant la récompense totale fournie par les visites successives des clients. Pour ce problème, nous introduisons une nouvelle procédure de recombinaison d'itinéraires capable de prendre en entrée un ensemble de solutions et de renvoyer la meilleure combinaison contenant au plus k sous-séquences de visites de clients parmi ces solutions. Cette procédure de recombinaison d'itinéraires est basée sur un algorithme de programmation dynamique amélioré par des stratégies d'élagage qui réduisent de manière significative la taille de l'espace de recherche. Elle est également capable de traiter des temps de transition dépendant du temps. Les expériences montrent que l'algorithme proposé peut être utilisé comme une procédure de post-optimisation légère et efficace travaillant sur des solutions élites fournies par un solveur OPTW incomplet standard. En outre, il peut être utilisé dans un contexte non déterministe où les récompenses associées aux clients ne sont pas précisément connues à l'avance; dans ce cas, les solutions OPTW peuvent d'abord être générées pour différents scénarios de récompense au cours d'une phase hors ligne, puis combinées au cours d'une phase en ligne pour obtenir rapidement une solution de haute qualité compte tenu des dernières valeurs de récompense connues.
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Dates and versions

hal-04707412 , version 1 (24-09-2024)

Identifiers

Cite

Trong-Hieu Tran, Cédric Pralet, Hélène Fargier. Route recombination for deterministic and non-deterministic orienteering problems with time windows: A dynamic programming approach. Computers and Operations Research, 2024, 167, pp.106663. ⟨10.1016/j.cor.2024.106663⟩. ⟨hal-04707412⟩
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