I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   1 6 ,   No .   2 A p r il   20 2 6 ,   p p .   883 ~ 894   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 1 6 i 2 . pp 8 8 3 - 8 9 4           883       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Elitist gene tic  a lg o rithm impro v ed  with  pa re nting  fit ness   pa ra meter       O uis s   M us t a p ha ,   E t t a o ufik   Abdela ziz,   M a rz a k   Abdela zi z   F a c u l t y   o f   S c i e n c e   o f   B e n   M si k ,   H a ss a n   I I   U n i v e r s i t y   C a s a b l a n c a ,   C a s a b l a n c a M o r o c c o       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma r   2 2 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Dec   1 4 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   J an   1 6 ,   2 0 2 6       In   g e n e ti c   a l g o ri th m s,  t h e   se lec ti o n   o i n d i v id u a ls  th a wi ll   b e   p a r o f u tu re   g e n e ra ti o n s   is  a   c rit ica p r o c e ss   o th e   a l g o r it h m .   Va rio u s   stra teg ie e x ist  t o   se lec th e se   in d iv i d u a ls:   t h e   g e n e ra a p p r o a c h   a n d   th e   e li ti st   a p p r o a c h .   Th e   g e n e ra a p p ro a c h   i n v o lv e re p lac in g   t h e   wh o le  c u rre n t   p o p u latio n   with   t h e   o ffsp ri n g   g e n e ra ted   so   fa r.   T h e   e li ti st  a p p r o a c h   in tro d u c e a   c o m p e ti ti v e   e lem e n in   wh ic h   b o t h   p a re n ts   a n d   o ffs p rin g   c o m p e te  fo s u rv i v a l,   a n d   o n l y   fit   i n d i v id u a ls  wil b e   p a rt   o f   th e   n e x t   g e n e ra ti o n .   Wh il e   se lec ti n g   fi t   in d i v id u a ls  h e l p th e   a l g o r it h m   t o   p r o d u c e   b e tt e re su lt s,   th e   e li t i sm   h a a   m a jo d ra wb a c k th e   p re m a tu re   c o n v e r g e n c e ,   wh ich   c a n   li m it   t h e   a lg o rit h m ' s   o v e ra ll   p e rf o rm a n c e .   In   th is  a rti c le,  we   c o m p a re d   a   ty p ica e li ti st  g e n e ti c   a lg o rit h m   a n d   a n   e li ti st  a lg o rit h m   imp ro v e d   with   th e   p a re n t i n g   fit n e ss   p a ra m e ter  in   re so lv in g   t h e   v e h i c le  ro u ti n g   p r o b lem   wit h   d ro n e (VRPD).   Th e   p a re n ti n g   fit n e ss   p a ra m e te h e lp p re se rv in g   d iv e rsity   b y   re tain in g   p a re n ts  with   h i g h   o ffsp ri n g   p o ten ti a d e sp it e   o th e ir  p e rso n a fi t n e ss .   Th e   fin d i n g s   fro m   t h e   stu d y   d e m o n st ra tes   th a in te g ra ti n g   t h e   p a re n t i n g   f it n e ss   p a ra m e ter  lea d   to   b e tt e re su lt i n   c o m p a riso n   wit h   a   t y p ica e li ti st  g e n e ti c   a lg o rit h m ,   wit h   re lativ e   im p ro v e m e n v a ry i n g   fro m   1 . 0 6 %   t o   1 0 . 3 4 %   a c c o rd in g   to   th e   d a tas e t’s  siz e .   K ey w o r d s :   E liti s t g en etic  alg o r ith m   Ma ch in lear n in g   Par en tin g   f itn ess   Pre m atu r co n v er g e n ce   Veh icle  r o u tin g   p r o b lem   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ou is s   Mu s tap h a   Dep ar tm en t o f   Ma th   an d   I n f o r m atic,   Facu lty   o f   Scien ce   o f   B en   Msik ,   Hass an   I I   Un iv er s ity   C asab lan ca   C o m m an d an t D r is s   Al  Har ti R o ad ,   C asab lan ca   2 0 6 7 0 ,   Mo r o cc o   E m ail: m u s tap h a. o u is s - etu @ etu . u n iv h 2 c. m a       1.   I NT RO D UCT I O N   Gen etic  alg o r ith m s   ( GAs)  b elo n g   to   p o p u latio n - b ased   m eta h eu r is tics ,   an d   wer in tr o d u c ed   f o r   th f ir s tim in   1 9 7 5   b y   Ho llan d   [ 1 ] .   T h eir   n atu r e   m ak es  th e m   s p ec ialized   f o r m   o f   r an d o m   h e u r is tic  s ea r ch   ( R HS)   [ 2 ] .   Gen etic  alg o r ith m s   ar u s ed   to   r eso lv co m p lex   an d   tim e - co n s u m i n g   p r o b le m s .   Sin ce   g en etic  alg o r ith m s   u s s et  o f   in d iv id u als,  th alg o r ith m   co n tin u es  ev o lv in g   th ese  s o lu tio n s   u s in g   th s elec tio n   m ec h an is m s   an d   g en etic  o p e r atio n s   s u ch   as  cr o s s o v er   an d   m u tatio n .   T h ca n o n ical  v er s io n   o f   g e n etic  alg o r ith m s ,   o f ten   r ef er r e d   to   a s   th s im p le  g en etic  alg o r ith m   ( SGA)   was  d etailed   in   th wo r k   o f   [ 2 ]   an d   [ 3 ] Gen etic  alg o r ith m s   h av th e   in ter esti n g   ca p ac ity   to   f in d   g o o d   s o lu tio n s   to   co m p le x   p r o b lem s .   Gen etic   alg o r ith m s   ar wid ely   u s ed   in   th liter atu r e,   an d   th ey   a r e   co n s tr u cted   f r o m   v a r io u s   co m p o n e n ts   s u ch   as  ch r o m o s o m en co d i n g ,   f itn es s   f u n ctio n s ,   p ar en s elec tio n   m ec h an is m s ,   g en etic  o p er at o r s   ( cr o s s o v er   an d   m u tatio n ) ,   a n d   th e v o lu tio n   s tr ateg ies,  th ese  co m p o n en ts   ar e   d etailed   as f o llo ws:     Po p u latio n   o f   s o l u tio n s Gen e tic  alg o r ith m s   a r p o p u latio n - b ased   m etah eu r is tics ,   th at  is ,   t h ey   m a n ip u late  s et  o f   ch r o m o s o m es,  also   ca lled   s o lu tio n s .   T h r e p r esen tatio n   o f   t h ch r o m o s o m d ep en d s   o n   th e   co n s id er ed   p r o b lem .   C h r o m o s o m es  ca n   b b in ar y   en co d ed ,   r ea en co d ed ,   o r   e v en   m ix   o f   th ese  en co d in g   ty p es.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   2 Ap r il   20 2 6 :   8 8 3 - 894   884     Fit n ess   f u n ctio n T h f itn ess   f u n ctio n   is   th m o s cr itica p ar o f   t h alg o r ith m ,   also   k n o wn   as  th o b jectiv f u n ctio n .   T h v alu o f   th is   f u n ctio n   d ef i n es  t h q u ality   o f   th e   s o lu tio n   t h at  th e   g en etic  alg o r ith m s   tr y   to   o p tim ize.   I ts   im p lem en tatio n   v a r ies f r o m   o n p r o b lem   to   a n o th er .     Par en s elec tio n T h is   p r o ce s s   is   r esp o n s ib le  o f   s elec t in g   s o lu tio n s   th at  will  p r o d u ce   n ew  s o lu tio n s   u s in g   g en etic  o p er at o r s .   T h p r o ce s s   s elec ts   two   p ar en ts   f r o m   th p o p u latio n .     C r o s s o v er T h cr o s s o v er   o p e r atio n   m ix es   th g en etic  m ate r ial  o f   th s elec ted   p ar en ts   in   o r d er   to   c r ea te  o f f s p r in g .     Mu tatio n T h m u tatio n   o p e r atio n   allo ws  th alg o r ith m   to   en h an ce   th q u ality   o f   a n   o f f s p r in g ,   b y   ch an g in g   its   g en es’  v alu e,   f r o m   0   to   1 ,   f o r   ex am p le,   in   b in ar y   en co d ed   ch r o m o s o m e ,   o r   b y   f lip p in g   g en es in   s tr in g   e n co d e d   ch r o m o s o m e.     E v o lu tio n   s ch em e:  T h e v o lu t io n   s ch em is   th p h ase  in   wh ich   th g en etic  alg o r ith m   s elec t s   s o lu tio n s   th a t   will  b p ar o f   th e   n ex p o p u l atio n .   T h is   p h ase  is   an   im p o r t an p ar o f   th e   alg o r ith m .   E x is tin g   ap p r o ac h es  f all  in to   two   s tr ateg ies:   i)   g en er al,   an d   ii)  elitis t.  T h g en er a ap p r o ac h   is   th s tr aig h tf o r war d   ap p r o ac h   in   wh ich   th wh o le  p o p u latio n   is   r ep lace d   b y   th o f f s p r in g   g en er ated   s o   f ar .   I n   th e liti s s tr ateg y ,   n   in d iv id u als  ar e   s elec ted   f r o m   t h cu r r en p o p u latio n   ( n   <   N) ,   wh er N   is   th s ize  o f   th e   p o p u latio n .   T h ese  in d iv id u als  h av th b est  f itn ess   v alu e.   T h r em ain in g   in d iv id u als  ( −  n )   ar b ein g   s elec ted   f r o m   th p ar en ts   an d   o f f s p r in g ,   s in ce   th ey   co m p ete  f o r   s u r v iv al.   W m ay   f i n d   in   th liter atu r e   v ar ian ts   o f   th ese   s tr ateg ies;   h o wev er ,   th ey   b elo n g   eith er   to   th g e n er al  ap p r o a ch   o r   to   th elitis t o n e   Un f o r tu n atel y ,   g en etic  alg o r it h m s ,   as  o th er   m etah eu r is tics ,   ca n   p r em atu r ely   co n v er g an d   lo s alleles   in   th e   r u n .   Pre m at u r co n v er g en ce   is   m ajo r   p r o b lem   th at  ev er y   m etah eu r is tic  s u f f er s   f r o m ,   n o   ex ce p tio n   f o r   g en etic  alg o r ith m s .   W ith   th is   d r awb ac k   o f   th g en etic  alg o r ith m ,   r esear ch er s   tr y   t o   av o id   p r em atu r e   co n v er g en ce   u s in g   s ev er al  ap p r o ac h es.   T h p r em atu r co n v er g e n ce   ch allen g h as  b ee n   ad d r ess ed   th r o u g h   d iv e r s ap p r o ac h es  in   th liter atu r e.   Var n am k h asti   an d   L ee   [ 4 ]   tac k le  th p r em atu r e   co n v er g en ce   p r o b lem   b y   d iv i d in g   th e   p o p u latio n   in to   g r o u p   o f   m ale  c h r o m o s o m es  an d   a n o th e r   g r o u p   o f   f e m ale  ch r o m o s o m es.  I n   th m a tin g   p h ase,   a   f em ale   is   s elec ted   b y   to u r n am en t   s elec tio n ,   wh ile  m ale  is   s elec ted   b ased   o f   h a m m in g   d is tan ce   ( HD) .   I n   th s am e   g o al,   a n o th er   tech n iq u e,   wh ic h   co n s is o n   u s in g   ch ao s   t h eo r y   in s tead   o f   r a n d o m n ess   is   u s ed   in   t h wo r k   o f   [ 5 ] .   E ac h   tim r an d o m   n u m b er   is   n ee d ed   b y   th e   g en etic  a lg o r ith m ,   l o g is tic  m ap ,   o r   te n m ap   ar u s ed   to   g en er ate  ch ao tic  v ar ia b les.  I n   th r esear ch   o f   [ 6 ] ,   th g en etic  alg o r ith m   d y n a m ically   ch an g es  th g en etic   o p er atio n s   d u r in g   th e   ex ec u tio n   to   d ec r ea s th p r o b ab ilit y   o f   p r em at u r c o n v er g en ce .   T h e   alg o r ith m   ch an g es   th cr o s s o v er   r ate  an d   m u tatio n   r ate  d u r i n g   th ex ec u tio n .   I n   th p ap er   o f   [ 7 ] ,   au th o r s   p r esen r an k - b ased   s elec tio n   o p er ato r ,   th at  aim   to   av o id   p r em atu r co n v e r g en ce   b y   ap p ly in g   b alan ce   b et wee n   d iv er s ity   an d   s elec tio n   p r ess u r e.   I n d iv id u al s   ar p r io r itized   ac co r d in g   to   th eir   f itn ess   s tatu s   u s in g   wei g h ts ,   an d   class if ied   in to   th r ee   f it  ca teg o r ies;   lo west,  av er ag an d   b est  o n es.  T h s elec tio n   weig h ts   ar f u r th e r   em p lo y e d   with in   ea ch   class   en s u r in g   p o p u lati o n   d iv er s ity ,   an d   h i g h er   wei g h ts   ar o f f er ed   to   th m o s t   f it  in d iv id u als  to   m ain tain   s elec tio n   p r ess u r e.   Sev er al  wo r k s   [ 8 ] [ 1 0 ]   u s ed   d is tr ib u tio n   m ec h an is m   o f   g en etic  alg o r ith m   m o d el.   T h e   id ea   is   to   s p lit  th e   p o p u latio n   in to   i n d ep e n d en s u b - p o p u latio n s .   T h ese  s u b p o p u latio n s   m ay   h av e   d if f er en g e n etic  co n f ig u r atio n s .   E x ch an g in g   in d iv id u als  is   p o s s ib le  b etwe en   s u b - p o p u latio n s   u s in g   th m ig r atio n   m ec h an is m .   W ith   t h is   ap p r o ac h ,   s u b - p o p u latio n s   ev o lv e   in   d if f er en p ath ,   wh ic h   m ak es  th e   g en etic  alg o r ith m   e x p lo r e   wid ar ea s .   Hy b r id izatio n   o f   g en etic  alg o r ith m   is   u s ed   in   th e   wo r k   o f   [ 1 1 ]   an d   [ 1 2 ] .   T h ese  wo r k s   u s o t h er   alg o r ith m s   to   h an d le   th m u tatio n   o p er atio n .   I n ter v en tio n   o n   b o th   c r o s s o v er   an d   m u tatio n   i s   ap p lied   in   t h wo r k   o f   [ 1 3 ] [ 1 5 ] ,   o n   m u tatio n   o n ly   in   th wo r k   o f   [ 1 6 ] ,   an d   o n   cr o s s o v er   o n l y   in   [ 1 7 ] Hy b r id izatio n   ca n   also   b p er f o r m e d   with   o th er   m etah e u r is tics   [ 1 8 ] ,   [ 1 9 ] Nico ar ă   [ 2 0 ]   in tr o d u ce d   two   d if f er en a p p r o ac h es  to   alle v iate  th p r e m atu r c o n v e r g en ce   b y   ap p ly in g   d if f er e n t   g en etic  o p er ato r s   d y n am ically ,   an d   b y   r e - in itializin g   p o r tio n   o f   t h p o p u lati o n   in   th e   r u n .   I n   t h wo r k   o f   [ 2 1 ] ,   au th o r s   u s a   s ec o n d   alg o r ith m   ca lled   ex ten d ed - Neld er - Me a d   ( E NM )   to   e n h an ce   th e   b est  f o u n d   s o lu tio n s   p r o d u ce d   b y   t h e   g en etic  alg o r ith m .   An o t h er   ap p r o ac h   is   u s ed   in   th a r ticle  o f   [ 2 2 ] ,   wh ich   co n s is ts   o f   in s er tin g   r an d o m   g en es  in   th n ewly   cr ea ted   o f f s p r in g .   I n   th ar ticle  o f   [ 2 3 ] ,   g en etic  alg o r ith m   was  p r o p o s ed   th at  u s ed   ch r o m o s o m es  im p lem en ted   i n   f o u r   lay er s ,   ea ch   o n r esp o n s i b le  f o r   e n co d i n g   ce r tain   r eq u ir em en ts h en ce ,   th m u tatio n   an d   c r o s s o v er   o p er atio n s   ar p e r f o r m ed   o n   ea c h   lay er   s ep ar ately ,   lea d in g   to   d iv er s ity   in   th e   o f f s p r in g   i n d iv id u als  wh ile  av o id in g   u n d esira b le  g e n es.  T h alg o r ith m   c o m b in es  th e   r an d o m l y   s elec ted   d o m in an in d iv id u als  u s in g   r o u lette  wh ee s elec tio n   p r o c ess .   T h ese  in d iv id u als  will  b e   k ep in   th f u tu r e   g en er atio n .   s u m m ar y   o f   t h e s wo r k s   is   p r o v id e d   in   T ab le  1 .   W h ile  ex is tin g   r esear ch   f o cu s es  o n   s elec tio n   tech n iq u es,  o p er ato r   m o d if icatio n s ,   o r   h y b r id izatio n ,   th is   ar ticle  in v esti g ates  th im p ac o f   in teg r atin g   p a r en t in g   f itn ess   p ar am eter   [ 2 4 ]   in t o   an   elitis g en etic   alg o r ith m   to   m itig ate  p r em atu r co n v er g e n ce   with o u t   ex ter n al  alg o r ith m s ,   in   o p tim izin g   th v eh icle  r o u tin g   p r o b lem   ( VR P) .   T h m ajo r   s tr en g th   o f   th p a r en tin g   f itn ess   is   th at  it  ca n   b in teg r ated   in   ex is tin g   g en etic   alg o r ith m s   with   m in im u m   ef f o r ts ,   an d   with o u ch an g in g   t h alg o r ith m s   co r e.   T h im p li ca tio n s   o f   th is   wo r k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         E liti s t g en etic  a lg o r ith imp r o ve d   w ith   p a r en tin g   fitn ess   p a r a mete r   ( Ou is s   Mu s ta p h a )   885   ex ten d   to   r ea l - wo r l d   ap p licatio n s   s u ch   as  n etwo r k   d esig n   an d   r eso u r ce   allo ca tio n   am o n g   o th er s .   Un lik e   h y b r id izatio n   m eth o d s   ( e. g . [ 1 1 ] ) ,   i n teg r atin g   th p a r en tin g   f itn ess   p ar am eter   d o es  n o n ee d   to   u s ex ter n al   alg o r ith m s   to   tack le  p r em atu r e   co n v er g en ce .   T h r em ain d er   o f   t h is   p ap er   is   s tr u ctu r ed   as  f o llo ws:   s ec tio n   2   d etails  th p r o p o s ed   alg o r ith m .   Sectio n   3   d escr ib es  th ex p er im en ts .   Sectio n   4   p r esen ts   an d   d is cu s s es  th r esu lts ,   an d   s ec tio n   5   co n clu d es  with   f u tu r r esear c h   d ir ec tio n s .       T ab le  1 .   Su m m a r y   o f   liter atu r o n   p r em atu r c o n v e r g en ce   a v o id an ce   i n   g as   Wo rk   P re m a tu re   c o n v e rg e n c e   a v o i d a n c e   m e c h a n ism   [4 ]   P o p u latio n   d iv isio n   b y   se x   [5 ]   Ch a o s th e o ry   f o ra n d o m n e ss   re p l a c e m e n t   [6 ]   Dy n a m ic ad ju stm e n o c ro ss o v e r /mu tatio n   ra tes   [7 ]   Ra n k - b a se d   se lec ti o n   with   we ig h t e d   fit n e ss   c las se s   [8 ] [ 1 0 ]   P a ra ll e su b p o p u lati o n s wit h   m ig r a ti o n   [1 1 ],   [1 2 ],   [ 1 8 ],   [1 9 ],   [ 2 1 ]   Hy b ri d iza ti o n   with   o t h e a lg o rit h m s   [1 3 ] [1 5 ]   M o d if ied   c ro ss o v e a n d   m u tati o n   o p e ra ti o n s   [1 6 ],   [2 2 ]   M u tatio n   a d a p tatio n s   [1 7 ]   Cro ss o v e a d a p tatio n s   [2 0 ]   Dy n a m ic g e n e ti c   o p e ra to a p p li c a ti o n   [2 3 ]   Cu sto m   c h r o m o so m e   e n c o d in g       2.   E L I T I S T   G E N E T I AL G O RIT H M   WI T H   P ARE NT I N G   F I T NE SS   2 . 1 .       P a re nting   f it nes s :   co ncept   a nd   m ec ha nis m   T h g e n etic  alg o r ith m   im p r o v ed   with   p ar en tin g   f itn ess   p ar am eter   ( eGA wPF)   [ 2 4 ]   is   an   elitis alg o r ith m   th at  im p lem en ts   th e   p ar e n tin g   f itn ess   p ar am eter   to   tack le  p r em atu r e   co n v er g en ce ,   in   o r d e r   to   o b tain   b etter   f in al  r esu lts .   T h v alu e   o f   th p ar en tin g   f itn ess   q u an tifie s   th ca p ac ity   o f   p ar en t   to   p r o d u ce ,   f r o m   m atin g ,   f it  o f f s p r in g .   Sin ce   th g en etic  alg o r ith m   d ea ls   with   ch r o m o s o m es  co m p o s ed   b y   g en es  co n s id er ed   as  b u ild in g   b lo ck s   [ 3 ]   ca n ,   b y   c o m b in in g   t h em ,   p r o d u ce   b etter   o f f s p r in g .   T h in teg r atio n   o f   th p a r en t in g   f itn ess   p ar am eter   s h o u l d   b d o n with   m o d er ate  ef f o r t,  s in ce   it   r eq u ir es th f o llo win g :     Ad d in g   th u p d ati n g   f u n ctio n   in   th lo o p ;     Ad d in g   th r ee   n ew  g e n es in   th e   ch r o m o s o m e.   On ca n   u s ex t er n al  ar r ay s   f o r   th e   s am g o al;     Ad d in g   th s elec tio n   m ec h an i s m   o f   th b est p a r en ts   in   th e v o lu tio n   p h ase.   T h Fig u r e   1   illu s tr ates  an   ex a m p le  o f   cr o s s o v er   o p er atio n   o n   av e r ag f it  p ar en ts ,   t h at  will  p r o d u ce   o f f s p r in g   with   co m b in atio n   o f   th p ar en t s   b u ild in g   b l o ck s .   T h g en es B 1 ,   B 2 ,   B 3 ,   an d   B 4   ar co n s id er ed   in   th is   ex am p le  p o r tio n   o f   th b est  f in al  s o lu tio n .   W ith   th is   p h ilo s o p h y ,   th e   b est  s o lu tio n s   ar b ein g   co n s tr u cted ,   b y   co m b in in g   b u i ld in g   b lo c k s   wh ich   ar s m all  p o r tio n s   with   h ig h   p o te n tial.   I n   g e n etic  alg o r ith m   im p r o v ed   with   th p ar e n tin g   f itn ess   p ar am eter ,   in d iv id u als  with   h ig h   p ar en tin g   f itn ess   ar b ein g   k ep th r o u g h   g en e r atio n s ,   ev en   if   th eir   f itn ess   ( p er s o n al  f itn ess )   m ay   b wea k .   Sin ce   th alg o r ith m   u s es  elitis m   to   ch o o s in d iv id u als  th at  will  s u r v iv th r o u g h   g en er atio n s ,   it  is   co n s id er ed   an   elitis t g en etic  alg o r ith m .           Fig u r 1 .   An   ex am p le  o f   c r o s s o v er   o p er atio n   o n   a v er ag e   f i t p ar en ts       2 . 2 .     Alg o rit hm   re presenta t i o n   T h g en etic  alg o r ith m   im p r o v ed   with   p ar en tin g   f itn ess   p ar a m eter   ( eGA wPF)   [ 2 4 ]   illu s tr ated   b y   th e   Alg o r ith m   1   ex ten d s   th e   s im p le  g en etic  alg o r ith m   [ 2 ] ,   [ 3 ]   b y   in teg r atin g   th p a r en tin g   f it n ess   p ar am eter   an d   th p ar en tin g   f itn ess   ca lcu latio n   f u n ctio n .   T h Fig u r 2   illu s tr ates  th f lo o f   th alg o r it h m .   T h in te g r atio n   o f   th p a r en tin g   f itn ess   p ar a m eter   d o es  n o p er tu r b   th g en etic  alg o r ith m   co r e ,   h en ce   it  ca n   b ea s ily   im p lem en ted   in   e x is tin g   alg o r i th m s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   2 Ap r il   20 2 6 :   8 8 3 - 894   886   Alg o r ith m   1 .   p s eu d o - co d e   o f   a   g en etic  alg o r ith m   im p r o v ed   with   p ar en tin g   f itn ess   p ar am et er   1:   define crossover rate: χ;   2:   define mutation rate: µ;   3:   Generate initial population P (t = 0);   4:   Initialize pf(i) 0   ← −1    P   5:   while   t # maximal generation number loop  do   6:   Select parents P 1 (t) and P 2 (t) from population;   7:   Generate a random number rnd χ  in ]0,1[;   8:   if   χ > rnd χ   then   9:   Execute crossover operation χ on the selected parents;   10:   for all   child    offspring  do   11:   for all   gene    child's genes  do   12:   Generate a random number rnd µ   in ]0,1[;   13:   if   µ > rnd µ   then   14:   Execute mutation operation µ on gene;   15:   end if   16:   end for   17:   end for   18:   end if   19:   for all   individual  o   in the offspring population  do   20:   update parent's parenting fitness of  o   21:   end for   22:   Prepare the next population;   23:   end while           Fig u r 2 .   Flo o f   g e n etic  alg o r ith m   im p r o v ed   with   th p ar en tin g   f itn ess   p ar am eter       2 . 3 .     E v o lutio n pha s a nd   f it nes s   u pd a t e   2 . 3 . 1 .   E v o lutio n pha s e   T h Alg o r ith m   2   illu s tr ates  h o th n ex p o p u latio n   is   b ei n g   p r o ce s s ed .   A   p er ce n ta g o f   th b est   p ar en ts   is   b ein g   s et  in   th b eg in n in g   o f   th e   alg o r ith m ,   d en o t ed   as  r .   Nex t,  in   th e v o lu tio n   p h ase,   p a r en ts   an d   o f f s p r in g   ar m e r g ed   in to   o n e   p o p u latio n   d e n o ted   P µλ .   T h p o p u latio n   P µλ   is   s o r ted   ac co r d in g   to   t h f itn ess   f u n ctio n   o f   its   in d iv id u als.  An o th er   s o r tin g   is   ex ec u ted   o n   th p ar en ts   µ ,   th is   tim in   d escen d in g   wa y   ac co r d in g   to   th p ar en tin g   f itn ess   p ar am eter   pf .   p o r tio n   o f   th b est  p ar en ts   µ c   eq u al  to   r × µ   is   s elec ted   to   b p ar o f   th e   n ex t   p o p u latio n .   T h r em ain i n g   p lace s   o f   th e   n e x p o p u latio n   ar b ein g   co m p o s ed   with   th e   b est  in d iv id u als o f   th p o p u latio n   P µλ ,   wh ich   is   co m p o s ed   o f   in d iv id u als in   th s et  P µλ   -   µ c   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         E liti s t g en etic  a lg o r ith imp r o ve d   w ith   p a r en tin g   fitn ess   p a r a mete r   ( Ou is s   Mu s ta p h a )   887   Alg o r ith m   2 .   Pre p ar atio n   o f   t h n ex t p o p u latio n .   1:   r ← percentage of best parents;   2:   P µλ   ← µ+λ;   3:   sorting P µλ   by fitness function  f   4:   sorting  µ   by parenting fitness  pf   5:   µ c   ←  r × µ   6:   P n   ← []   7:   P n   ← µ c   first parents from  µ   8:   P n   ← P n +(P µλ - µ c )   9:   P ← P n     2 . 3 . 2 .   P a re nting   f it nes s   up da t e   T h p ar en tin g   f itn ess   o f   p ar e n ts   is   u p d ated   af ter   th cr ea ti o n   o f   th wh o le  o f f s p r in g   in   th cu r r en t   lo o p .   Fo r   ea ch   o f f s p r in g ,   th p ar en tin g   f itn ess   p ar am ete r   o f   its   b o t h   p a r en ts   in   g e n e r atio n   t   is   u p d ated   ac co r d in g   to   ( 1 ) :      ( ) =  ( ) 1 + ( )      ( 1 )   wh ile  th v alu o f   ( )    is   ca lcu late d   b y   ( 2 ) .     ( )  = ( )   ( 2 )     wh er   d ef in es  th m ea n   o f   t h wh o le  o f f s p r in g s   f itn ess   in   th cu r r en l o o p ,   an d   ( )   d ef in es  th f itn ess   f u n ctio n   o f   th e   in d iv id u al  i   ( t h o f f s p r in g   o f   th e   cu r r en s el ec ted   p ar e n to   u p d ate  its   p ar e n tin g   f itn ess )   i n   th e   cu r r en t lo o p   t .   T h m ea n   v alu e   is   ca lcu lated   ac co r d in g   to   ( 3 ) .     = ( ) × 2   ( 3 )     wh er N   r ep r esen ts   th p o p u latio n   s ize.   T h e   p ar e n tin g   f it n ess   o f   th e   p ar e n ts   in   th cu r r en p o p u latio n   is   u p d ated   as f o llo ws:   Step   1 : T h p a r en tin g   f itn ess   is   in itialized   af ter   th g en er atio n   o f   th e   f ir s t p o p u latio n   with   t h d ef au lt   v alu - 1.   Step   2:   T h g e n etic  alg o r ith m   ca lcu lates  th f itn ess   f u n c tio n   o f   th e   p r o d u ce d   o f f s p r in g   f r o m   th m atin g   p r o ce s s   o f   th e   two   s elec ted   p ar en ts ,   u s in g   t h cr o s s o v e r   o p er ato r .   E ac h   o f f s p r i n g   h as  two   ad d e d   p ar am eter s : th in d e x es o f   its   p ar en ts ,   wh ich   will b u s ed   to   u p d ate  th i n d iv id u als with   th ese  in d ex es.   Step   3:   T h p ar en tin g   f itn ess   is   u p d ated   at   th e n d   o f   th e   o p er atio n s   o f   m atin g ,   c r o s s o v er ,   an d   m u tatio n ,   an d   b ef o r t h ev o l u tio n   o p er atio n .   Step   4:   T h f itn ess   f u n ctio n   o f   ea ch   o f f s p r in g   is   co m p ar e d   t o   th m ea n     o f   th n ewly   cr ea ted   o f f s p r i n g .   T h d if f er en ce   b etwe en     an d   th e   o f f s p r in g s   f itn ess   is   d en o ted   ( )  .   I n   th is   f o r m u latio n ,   v alu   i s   co n s id er ed ,   wh ich   is   eq u al  to   th s u m   o f   th f itn ess   v alu es  o f   th o f f s p r in g   p o p u latio n   d iv id ed   b y     2 .   Sin ce   th o f f s p r in g   p o p u latio n   is   2   tim es  b ig g er   t h an   th s ize  o f   th p o p u lati o n .   Fo r   ea ch   o f f s p r in g ,   th p a r en tin g   f itn ess   o f   its   p ar en ts   is   u p d ate d   u s in g   ( 1 ) .     2 . 4 .     Chro m o s o m r epre s ent a t io n   T h Fig u r e   3   illu s tr ates  r e p r esen tatio n   o f   t h ch r o m o s o m e s   s tr u ctu r u s ed   in   th e   g en etic   alg o r ith m   im p r o v e d   with   p ar en tin g   f itn e s s   p ar am eter .   T h e   g en d ef in es  th f itn ess   f u n ctio n   o f   th c h r o m o s o m e ,   wh er th pf   d e f in es  th p ar en tin g   f it n ess .   T h v alu e   id x 1   an d   id x 2   a r u s ed   to   s to r th i n d ex es o f   th ch r o m o s o m e’ s   p ar en ts ,   in   o r d er   t o   u p d ate  th ei r   p ar en tin g   f itn ess   v alu in   t h e   co r r esp o n d in g   p h ase.                   f   pf   id x 1   id x 2     Fig u r 3 .   C h r o m o s o m in te g r a tin g   th p ar e n tin g   f itn ess   p ar am eter       T h Fig u r 4   illu s tr ates  an   ex am p le  o f   th r ep r esen tatio n   o f   p ar en ts   at  th en d   o f   lo o p .   Fo r   ea ch   p ar en t’ s   p a r en tin g   f itn ess   p ar am eter ,   n ew  v al u is   ass ig n ed   to   it.   Fig u r e   5   r ep r esen ts   an   e x am p le  o f   a n   in d iv id u al  th at  h as  g o o d   f itn ess   f u n ctio n ,   b u wea k   p ar e n tin g   f itn ess   v alu e.   On   th co n tr ar y ,   th Fig u r 6   r ep r esen ts   g o o d   p a r en ( ac c o r d in g   to   its   p ar en tin g   f it n ess ) ,   b u t   with   a   wea k er   f itn ess   f u n ctio n .   Sin ce   we   ar e   d ea lin g   with   a   m in im izin g   p r o b lem ,   th b est  in d iv id u als  a r th o s with   a   lo f itn ess   v alu e.   T h e   Alg o r ith m   s h o ws th p ar en tin g   f itn ess   u p d atin g   p h ase.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   2 Ap r il   20 2 6 :   8 8 3 - 894   888   6   2   17   8   ...   18   9   1   13   1 8 7   24   - 1   - 1   6   14   8   20   ...   10   18   4   1   2 0 3   24   - 1   - 1   9   14   15   12   ...   18   19   20   13   2 0 8   - 79   - 1   - 1   12   17   19   10   ...   14   9   3   18   1 9 2   - 60   - 1   - 1     Fig u r 4 .   E x am p le  o f   r e p r esen tatio n   o f   p a r en ts   in   th e n d   o f   lo o p       12   17   19   10   ...   14   9   3   18   1 9 2   - 60   - 1   - 1     Fig u r 5 .   E x am p le  o f   r e p r esen tatio n   o f   an   in d iv id u al  with   g o o d   f itn ess   an d   wea k   p ar en ti n g   f itn ess       6   14   8   20   ...   10   18   4   1   2 0 3   24   - 1   - 1     Fig u r 6 .   E x am p le  o f   r e p r esen tatio n   o f   an   in d iv id u al  with   w ea k   f itn ess   an d   g o o d   p ar en tin g   f itn ess       Alg o r ith m   3 .   Par en tin g   f itn ess   u p d atin g   p h ase   1:   Initialize  pf (i) 0   ← −1,    P   2:   for each   offspring o    do   3:   Calculate d(t) im   via Eq. 2   4:   Update  pf (i) t   ←  pf (i) t - 1 d(t) im   5:   end for   6:   Preparation of the next population;       3.   E XP E R I M E N T S   I n   o r d er   to   co m p r eh e n s iv ely   ev alu ate  th ef f icien c y   o f   o u r   alg o r ith m   im p r o v ed   with   th p ar en tin g   f itn ess ,   we  h av s elec ted   ch allen g in g   o p tim izatio n   p r o b le m   to   s er v as  o u r   test in g   g r o u n d .   Sp ec if ically ,   we   h av o p ted   to   wo r k   o n   th VR P,  wi th   p ar ticu lar   f o cu s   o n   th v eh icle  r o u tin g   p r o b lem   with   d r o n es  ( VR PD)   v ar ian t.  VR PD  is   an   ex ten s io n   o f   th e   well - k n o w n   c ap ac itat ed   v eh icle  r o u tin g   p r o b lem   ( C VR P),   wh ich   was  in tr o d u ce d   f o r   th f ir s tim in   th wo r k   o f   [ 2 5 ] .   On p ar ti cu lar   asp ec th at  s ets   V R ap ar is   th f ac th at   allele  lo s s   is   n o c o n ce r n ,   as th p r o b lem   f o r m u latio n   e n s u r es  th at  all  n o d es  ar e   in clu d e d   i n   th c h r o m o s o m e   en co d in g .   I n   th is   ty p o f   o p ti m izatio n   p r o b lem ,   th p r im ar y   ch allen g lies   in   th ten d en cy   to   g et  s tu ck   in   lo ca l   o p tim a.   T h p o p u latio n   co m p o s ed   o f   in d iv id u als  is   r an d o m ly   g en er ated   at  th b eg in n in g   o f   th alg o r ith m .   E ac h   in d iv id u al  is   co m p o s ed   o f   l   g en es,  wh er r ep r esen ts   th n u m b er   o f   n o d es  in   th d ataset.   An   in d iv id u al   ( o r   s o lu tio n )   r ep r esen ts   th to t al  s et  o f   n o d es c lu s ter ed   t o   th e   d ep ar tu r n o d N 0 ,   th at  d r o n s h o u ld   v is it.   T h T ab le   2   in d icate s   th e   s elec ted   g en etic   p ar a m eter s   f o r   b o th   eGA wPF  an d   eGA .   B o th   alg o r ith m s   s h ar co m m o n   p ar a m eter s ,   s u ch   as  th e   n u m b er   o f   g en er atio n s   an d   th e   p o p u latio n   s ize.   T h g en etic   alg o r ith m s   ( eGA   an d   eGA wPF)  wer im p lem en ted   u s in g   th Py th o n   lan g u ag e ,   an d   ex ec u ted   o n   an   I n tel  ®  i3   m ac h in e,   with   d u al - co r e   2 . 2 0   GHz ,   a n d   4   Go   R AM .   Als o ,   b o th   alg o r ith m s   wer e   ex ec u te d   u n d er   th s am s to ch asti c   co n d itio n s ,   th at  is ,   n o   r an d o m   s ee d   was u s ed   in   th ex p e r im e n ts .       T ab le  2 .   Selecte d   g e n etic  p ar a m eter s   f o r   b o th   eGA wPF an d   eGA   P a r a me t e r   V a l u e   P o p u l a t i o n   s i z e   ×   2   ( N   i s   t h e   s i z e   o f   t h e   d a t a s e t )   N u m b e r   o f   l o o p s   ×   2   P a r e n t   s e l e c t i o n   2 - T o u r n a m e n t   C r o s s o v e r   o p e r a t i o n   O r d e r   c r o s s o v e r   o p e r a t o r   C r o s s o v e r   r a t e   0 . 7 5   M u t a t i o n   o p e r a t i o n   S w a p   m u t a t i o n   M u t a t i o n   r a t e   0 . 0 2       3 . 1 .     M a t hema t ica l f o rm ula t i o n o f   t he  VRP D   I n   th e   VR PD,  th o b jectiv f u n ctio n   is   to   m in im ize  th e   m ax im u m   d is tan ce   o f   all  r o u tes   p er f o r m e d   b y   th d r o n e.   T h VR PD  m at h em atica f o r m u latio n   is   ad ap ted   f r o m   th well - k n o wn   f ly in g   s id ek ick   tr av elin g   s alesm an   p r o b lem   ( FS T SP )   [ 2 6 ] .   W co n s id er   th e   f o llo win g   n o tatio n s   an d   c o n s tr ain ts   [ 2 4 ] :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         E liti s t g en etic  a lg o r ith imp r o ve d   w ith   p a r en tin g   fitn ess   p a r a mete r   ( Ou is s   Mu s ta p h a )   889     T h s et  o f   n o d es  N   ( N   = 1 ,   . . . ,   n ) ;     T h d ep a r tu r an d   f in al  a r r iv al   n o d N 0 ;     T h s et  o f   n o d es  N +   to   v is it;     Dis tan ce   L i, j   b etwe en   i   an d   j ;     Set  R   d ef in in g   all  r o u tes p er f o r m ed   b y   d r o n e;     Ma x im u m   f lig h t r an g e   mf d   o f   t h d r o n d .   T h o b jectiv f u n ctio n   is   f o r m u lated   as:     = 1   ( 4 )     T h co n s tr ain t 5   en s u r th at  t h r o u te  R i   d o   n o t e x ce e d   th m ax im u m   f lig h t d is tan ce   o f   t h d r o n d :         ( 5 )     I n   th ese   ex p e r im en ts ,   n o   c o n s tr ain is   co n s id er e d   f o r   th e   m ax im u m   d r o n l o ad .   W co n s id er   th e   m ain   d e p o as  tak e - o f f   n o d an d   th lan d in g   n o d e.   C o n s tr ain 6   en s u r es  th at  th d r o n tak es  o f f   f r o m   th ce n tr al  m ain   d ep o t e x ac tly   o n ce ,   wh ile  th co n s tr ain t 7   r e q u ir es th d r o n e   to   r etu r n   to   th m ain   d e p o t e x ac tly   o n ce .       0 = 1     ( 6 )     0 = 1     ( 7 )     T h co n s tr ain t 8   en s u r es th at  a   n o d is   v is ited   ex ac tly   o n ce .      , +  , = 1       ( 8 )     3 . 2 .     F i t nes s   f un ct io n   T o   co m p ar t h ef f ec tiv en ess   o f   o u r   a p p r o ac h   ag ain s ty p ical  elitis g en etic  alg o r ith m   ( eGA ) ,   we  im p lem en ted   th ex ac t sam f itn ess   f u n ctio n ,   f o r   th r ea s o n   t h at  f itn ess   f u n ctio n   im p lem en tatio n   is   cr itica l   p ar o f   th g e n etic  alg o r ith m ,   an d   wr o n g   im p lem en tatio n   m ay   lead   to   wr o n g   ca lcu latio n s   eith er   in   p o s itiv way   o r   n e g ativ o n e.   T h f itn ess   f u n ctio n   c alcu latio n   f o r   th VR PD  is   d ef in ed   in   th A lg o r ith m   4 ,   wh ic h   co r r esp o n d s   to   th d e co m p o s itio n   o f   t h b ig   t o u r   d ef in ed   b y   t h ch r o m o s o m e,   i n to   f ea s ib le  r o u tes.     Alg o r ith m   4 .   VR PD Su b - to u r s   co n s tr u ctio n   1:   Initialization of the Maximum Route Length  mrl ←   0;   2:   mf d   ←  Maximum flight distance of the drone d;   3:   mrl   ←  distance(depot, chromosome(0));   4:   for all  gene i, gene i+1    chromosome   do   5:   md i ,i+1   ←  distance(i,i+1);   6:   if   mrl   md i,i+1   mf d   then   create new route  (return to the depot, and from depot to the  position defined in the gene I + 1;   7:   else   8 :   mrl   ← mrl   md i,i+1  ;   9 :   end if   10 :   end for   11 :   mrl   ← mrl   distance(chromosome(L), depot) ; // L: chromosome length.     3 . 3 .     Da t a s et   des cr iptio n   T o   test   th e   alg o r ith m ,   we  u s ed   m u ltip le  d atasets   d o w n lo a d ed   f r o m   th e   in s tan ce s   p r esen ted   in   th e   wo r k   o f   [ 2 7 ] .   E ac h   in s tan ce   f ile  is   lab elled   N. M. T ,   wh er e     is   th n u m b er   o f   cu s to m er s ,     is   th g r id s   d im en s io n ,   an d     is   th s ce n ar i o s   g en er ic  n am e .   T h f ir s lin in   ea ch   in s tan ce   f ile  in d ica tes  th n u m b er   o f   cu s to m er s .   E ac h   lin f r o m   th s ec o n d   lin co n tain s   co o r d in ates    an d   d e m an d   o f   th c u s to m er .   An o th er   f ile  co n tain in g   i n f o r m atio n   a b o u t th co o r d in ates o f   th d e p o t,  an d   i n f o r m atio n   ab o u t th u s ed   d r o n e,   is   u s ed .     3 . 4 .     Ro ute   co ns t ruct io n f un ct io n   I n   th e   v eh icle   r o u tin g   p r o b lem   o p tim izatio n ,   th e   m ain   g o al   is   to   c o n s tr u ct  r o u tes  th at   r esp e ct  d ef in ed   co n s tr ain ts   an d   o b jectiv es.  T h f itn ess   o f   ea ch   ch r o m o s o m in   th lo o p   t   is   ca lcu lated   with   ( 9 ) .     ( ) = = 1   ( 9 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   2 Ap r il   20 2 6 :   8 8 3 - 894   890   I n   th VR P,  ch r o m o s o m es d ef in th s eq u en ce   o f   n o d es v is ited   b y   th v eh icle.   T h alg o r ith m   4   r ep r esen ts   th p s eu d o - co d o f   th d ec o m p o s itio n   o f   th b ig   to u r   in to   s u b - to u r s .   T h d is tan ce   f u n ctio n   is   f u n ctio n   th at  r etu r n s   th d is tan ce   b etwe en   t h n o d an d   th n o d i + 1 .   T h d is tan ce   is   ca lcu lated   b y   ( 10 ) .     ( , ) = ( ) 2 = 1   ( 1 0 )     g ap   v alu e   b etwe en   th b est o f   eGA wPF f o r   ea ch   p er ce n ta g an d   t h b est o f   eGA   is   d ef i n ed   b y   ( 1 1 ) :     Ga p = ( B ega   − B pf  )   / B pf   ( 1 1 )     wh ile  th g ap   v alu b etwe en   t h o v er all  b est o f   eGA wPF an d   th b est o f   eGA   is   d ef in ed   b y   ( 1 2 ) :     Ga p 2   = ( B ega   − B * pf ) /B * pf   ( 1 2 )     wh er B ega   is   t h b est - k n o wn   s o lu tio n   ( B KS)   o f   th eGA   an d   B pf   is   th e   b est - k n o wn   s o l u tio n   o f   t h elitis g en etic  alg o r ith m   with   p a r en t in g   f itn ess   f o r   p ar ticu lar   p a r en tin g   f itn ess   p er ce n tag e ,   an d   B * pf   is   th o v er all  b est o f   eGA wPF.     3 . 5 .     Cro s s o v er   T h cr o s s o v er   co n tr o ls   th d iv er s if icatio n   m ec h an is m .   W co n s id er   th o r d er   cr o s s o v er   o p er ato r   ( OX)   [ 2 8 ] ,   [ 2 9 ] .   Alg o r ith m   5   p r esen ts   th Or d er   cr o s s o v er   o p er ato r   s tep s .   T h o r d er   cr o s s o v er   o p er ates  as  f o llo ws:     T wo   p ar en ts   P 1 ( t)   a n d   P 2 ( t)   ar s elec ted   f r o m   th p o p u latio n   ac co r d in g   to   d ef in ed   s tr ateg y .     C r o s s o v er   p o in ts   crp 1   an d   crp 2   ar ch o s en   r an d o m ly   in   th i n ter v al  [ 2 ,   L   -   1 ] ,   wh er   is   th len g th   o f   th e   ch r o m o s o m e,   an d   crp 1   crp 2 .     Gen es o f   th p a r en ts   ar s wap p ed   to   cr ea te  n ew  o f f s p r in g   O 1 ( t)   an d   O 2 ( t)   o n   t h cr o s s o v er   p o in ts .     T h r ed u n d a n t g en es o f   th o f f s p r in g   ar r em o v ed ,   a n d   th g ap s   ar f illed   with   th r e m ain i n g   v alu es.     Alg o r ith m   5 .   Or d er   c r o s s o v er   ( OX)   o p er ato r   p s eu d o co d e   1:   Select parents  P 1 (t)   and  P 2 (t)   from population;   2:   Select crossover points  crp 1   and  crp 2 ;   3:   Swap Genes of  P 1 (t)   and  P 2 (t)  between  crp 1   and  crp 2 ;   4:   Remove redundant genes from the offspring  O 1 (t)   and  O 2 (t) ;   5:   for all   offspring  O   do   6:   Fill empty genes with remaining values;   7:   end for     3 . 6 .     M uta t io n   T h n atu r al  m u tatio n   o p er ato r   f o r   th v eh icle  r o u tin g   p r o b lem ,   as  well  a s   s im i lar   co m b in ato r ial   o p tim izatio n   p r o b lem s ,   is   th e   s wap   m u tatio n   ( SM)   o p er at o r .   I n   th co n te x o f   s wap   m u tatio n ,   th g e n etic  alg o r ith m   s elec ts   two   p o s itio n s   r n d 1   an d   r n d 2   ( wh er r n d 1   r n d 2 )   at  r an d o m   o n   th ch r o m o s o m e,   an d   in ter ch an g es th eir   v alu es.  T h alg o r ith m   6   r ep r esen ts   th s wa p   m u tatio n   o p er atio n .     Alg o r ith m   6 .   Swap   m u tatio n   ( SM)   o p er ato r   p s eu d o c o d e   1:   Generate a random numbers  rnd 1   in [1, n];   2:   Generate a random numbers  rnd 2   in [ rnd 1 , n];   3:   tmp   ←  individual_i[ rnd 1 ];   4:   individual_i[ rnd 1 ←  individual_i[ rnd 2 ];   5:   individual_i[ rnd 2 ← tmp ;       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   4 . 1 .     Sens it iv it y   a na ly s is   I n   o r d er   t o   s tu d y   th v ar iatio n   im p ac t   o f   th p a r en tin g   f itn ess   in itializatio n   b etwe en   lo o p s ,   th e   g en etic  alg o r ith m   im p r o v ed   with   p ar en tin g   f itn ess   p ar a m eter   was  ex ec u ted   in   two   v er s io n s i )   with   r ein itializatio n   o f   t h p ar e n tin g   f itn ess   o f   p ar e n ts ,   an d   ii )   with o u r ein itializatio n .   I n   th f ir s s et,   w e   r ein itialize  th p ar en tin g   f itn ess   o f   th p ar en ts   at  ea ch   ite r atio n ,   wh ile  in   th s ec o n d   s et,   th v alu o f   th p ar en tin g   f itn ess   r em ain s   a f ter   th l o o p .   Als o ,   th e   p ar e n tin g   f itn ess   r ate  is   s et  to   2 %,  1 0 %,  an d   5 0 o f   th e   b est  p ar en ts .   T h r em ain in g   i n d iv id u als  ar th b est  o f   th co m b in ed   o f f s p r in g   an d   in d i v id u als  o f   th cu r r en t   p o p u latio n .   E x ec u tin g   th alg o r ith m   with   d if f er e n p ar e n tin g   f itn ess   p er ce n tag es  o f f er s   a   p er s p ec tiv o n   th e   im p ac t o f   d i f f er en p er ce n ta g e s   o n   th alg o r ith m s   p er f o r m a n ce   an d   its   f in al  r esu lt.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         E liti s t g en etic  a lg o r ith imp r o ve d   w ith   p a r en tin g   fitn ess   p a r a mete r   ( Ou is s   Mu s ta p h a )   891   4 . 2 .     Resul t s   Fo r   th e x p er im en ts   o n   th e   e GAwPF  with o u r ein itializatio n   o f   p ar e n tin g   f itn ess ,   T ab les  3 ,   4 ,   an d   5   r ep r esen th co r r esp o n d in g   r e s u lts   f o r   s m all,   m ed iu m ,   a n d   l ar g in s tan ce s ,   r esp ec tiv ely .   T h r esu lts   o b tain ed   f r o m   o u r   r esear ch   ar p r esen ted ,   f o r   th ex p er im en ts   o n   th eGA wPF  with   r ein itializatio n   o f   p ar en tin g   f itn ess   in   T ab le  6 ,   7 ,   an d   8   f o r   s m all,   m ed iu m ,   a n d   lar g e   in s tan ce s ,   r esp ec tiv ely .       T a b l e   3 .   C o m p u t a ti o n a l   r es u l ts   o n   s m a l l   i n s t a n c es ,   wi t h   E GAw P F   w i t h o u t   r ei n i t ia l i za t i o n     e G A   E G A w P F   ( 5 0 % )   E G A w P F   ( 1 0 % )   E G A w P F   ( 2 % )   B* pf   G A P 2   I n s t a n c e   B e s t   B e s t   G A P 1   B e s t   G A P 1   B e s t   G A P 1   2 0 . 1 0 . 3   6 2 . 0   5 5 . 0   0 . 1 2 7   5 3 . 0   0 . 1 7 0   5 9 . 0   0 . 0 5 1   5 3 . 0   0 . 1 7 0   2 0 . 1 0 . 4   5 1 . 0   6 5 . 0   - 0 . 2 1 5   6 5 . 0   - 0 . 2 1 5   6 7 . 0   - 0 . 2 3 9   6 5 . 0   - 0 . 2 1 5   2 0 . 5 . 2   3 0 . 0   3 3 . 0   - 0 . 0 9 1   2 8 . 0   0 . 0 7 1   2 7 . 0   0 . 1 1 1   2 7 . 0   0 . 1 1 1   2 0 . 5 . 3   2 9 . 0   2 8 . 0   0 . 0 3 6   2 6 . 0   0 . 1 1 5   2 6 . 0   0 . 1 1 5   2 6 . 0   0 . 1 1 5   2 0 . 5 . 4   3 1 . 0   3 1 . 0   0 . 0 0 0   2 6 . 0   0 . 1 9 2   2 6 . 0   0 . 1 9 2   2 6 . 0   0 . 1 9 2       T a b l e   4 .   C o m p u t a ti o n a l   r es u l ts   o n   m e d i u m   i n s t a n c es ,   w it h   E GA w PF   w it h o u t   r e i n i ti a li z a t i o n     e G A   EG A w P F   ( 5 0 %)   EG A w P F   ( 1 0 %)   EG A w P F   ( 2 %)   B* pf   G A P 2   I n st a n c e   B e st   B e st   G A P 1   B e st   G A P 1   B e st   G A P 1   5 0 . 2 0 . 4   6 5 3 . 0   6 9 0 . 0   - 0 . 0 5 4   6 3 9 . 0   0 . 0 2 2   6 9 1 . 0   - 0 . 0 5 5   6 3 9 . 0   0 . 0 2 2   5 0 . 3 0 . 1   9 8 9 . 0   9 8 3 . 0   0 . 0 0 6   1 0 5 2 . 0   - 0 . 0 6 0   1 0 1 6 . 0   - 0 . 0 2 7   9 8 3 . 0   0 . 0 0 6   5 0 . 3 0 . 2   9 0 6 . 0   8 8 5 . 0   0 . 0 2 4   8 8 9 . 0   0 . 0 1 9   9 0 1 . 0   0 . 0 0 6   8 8 5 . 0   0 . 0 2 4   5 0 . 3 0 . 3   1 0 6 0 . 0   1 0 1 7 . 0   0 . 0 4 2   1 0 5 3 . 0   0 . 0 0 7   1 0 1 7 . 0   0 . 0 4 2   1 0 1 7 . 0   0 . 0 4 2   5 0 . 3 0 . 4   9 3 4 . 0   9 5 9 . 0   - 0 . 0 2 6   9 5 6 . 0   - 0 . 0 2 3   9 6 7 . 0   - 0 . 0 3 4   9 5 9 . 0   - 0 . 0 2 6       T a b l e   5 .   C o m p u t a ti o n a l   r es u l ts   o n   l a r g e   i n s t a n c es ,   wi t h   E GA wP F   wi t h o u t   r e i n it i al i z a ti o n     e G A   EG A w P F   ( 5 0 %)   EG A w P F   ( 1 0 %)   EG A w P F   ( 2 %)   B* pf   G A P 2   I n st a n c e   B e st   B e st   G A P 1   B e st   G A P 1   B e st   G A P 1   2 0 0 . 3 0 . 2   4 4 5 6 . 0   4 3 2 5 . 0   0 . 0 3 0   4 1 5 3 . 0   0 . 0 7 3   4 2 9 8 . 0   0 . 0 3 7   4 1 5 3 . 0   0 . 0 7 3   2 0 0 . 3 0 . 3   4 4 4 7 . 0   4 5 4 8 . 0   - 0 . 0 2 2   4 5 8 2 . 0   - 0 . 0 2 9   4 5 4 5 . 0   - 0 . 0 2 2   4 5 4 5 . 0   - 0 . 0 2 2   2 0 0 . 3 0 . 4   4 2 8 6 . 0   4 0 9 4 . 0   0 . 0 4 7   4 3 0 4 . 0   - 0 . 0 0 4   4 2 6 0 . 0   0 . 0 0 6   4 0 9 4 . 0   0 . 0 4 7   2 0 0 . 4 0 . 1   5 7 8 6 . 0   5 6 9 5 . 0   0 . 0 1 6   5 7 9 9 . 0   - 0 . 0 0 2   5 8 0 6 . 0   - 0 . 0 0 3   5 6 9 5 . 0   0 . 0 1 6   2 0 0 . 4 0 . 2   5 9 7 0 . 0   6 0 2 0 . 0   - 0 . 0 0 8   5 9 5 5 . 0   0 . 0 0 3   6 1 6 9 . 0   - 0 . 0 3 2   5 9 5 5 . 0   0 . 0 0 3       T a b l e   6 .   C o m p u t a ti o n a l   r es u l ts   o n   s m a l l   i n s t a n c es ,   wi t h   E GAw P F   w i t h   r ei n i t ia l i za t i o n     e G A   EG A w P F   5 0 %   EG A w P F   1 0 %   EG A w P F   2 %   B* pf   G A P 2   I n st a n c e   B e st   B e st   G A P 1   B e st   G A P 1   B e st   G A P 1   2 0 . 1 0 . 3   6 2 . 0   5 7 . 0   0 . 0 8 8   4 7 . 0   0 . 3 1 9   6 0 . 0   0 . 0 3 3   4 7 . 0   0 . 3 1 9   2 0 . 1 0 . 4   5 1 . 0   6 0 . 0   - 0 . 1 5 0   6 1 . 0   - 0 . 1 6 4   6 3 . 0   - 0 . 1 9 0   6 0 . 0   - 0 . 1 5 0   2 0 . 5 . 2   3 0 . 0   3 3 . 0   - 0 . 0 9 1   3 1 . 0   - 0 . 0 3 2   2 9 . 0   0 . 0 3 4   2 9 . 0   0 . 0 3 4   2 0 . 5 . 3   2 9 . 0   2 4 . 0   0 . 2 0 8   2 6 . 0   0 . 1 1 5   3 0 . 0   - 0 . 0 3 3   2 4 . 0   0 . 2 0 8   2 0 . 5 . 4   3 1 . 0   2 2 . 0   0 . 4 0 9   3 0 . 0   0 . 0 3 3   2 7 . 0   0 . 1 4 8   2 2 . 0   0 . 4 0 9       T a b l e   7 .   C o m p u t a ti o n a l   r es u l ts   o n   m e d i u m   i n s t a n c es ,   w it h   E GA w PF   w it h   r e i n i ti a li z a ti o n     e G A   EG A w P F   5 0 %   EG A w P F   1 0 %   EG A w P F   2 %   B* pf   G A P 2   I n st a n c e   B e st   B e st   G A P 1   B e st   G A P 1   B e st   G A P 1   5 0 . 2 0 . 4   6 5 3 . 0   6 6 2 . 0   - 0 . 0 1 4   6 6 3 . 0   - 0 . 0 1 5   6 3 8 . 0   0 . 0 2 4   6 3 8 . 0   0 . 0 2 4   5 0 . 3 0 . 1   9 8 9 . 0   1 0 6 7 . 0   - 0 . 0 7 3   9 8 3 . 0   0 . 0 0 6   1 0 0 5 . 0   - 0 . 0 1 6   9 8 3 . 0   0 . 0 0 6   5 0 . 3 0 . 2   9 0 6 . 0   9 2 5 . 0   - 0 . 0 2 1   8 6 9 . 0   0 . 0 4 3   8 2 6 . 0   0 . 0 9 7   8 2 6 . 0   0 . 0 9 7   5 0 . 3 0 . 3   1 0 6 0 . 0   1 1 1 3 . 0   - 0 . 0 4 8   1 0 8 5 . 0   - 0 . 0 2 3   1 0 6 1 . 0   - 0 . 0 0 1   1 0 6 1 . 0   - 0 . 0 0 1   5 0 . 3 0 . 4   9 3 4 . 0   1 0 5 0 . 0   - 0 . 1 1 0   9 7 4 . 0   - 0 . 0 4 1   1 0 4 4 . 0   - 0 . 1 0 5   9 7 4 . 0   - 0 . 0 4 1       T a b l e   8 .   C o m p u t a ti o n a l   r es u l ts   o n   l a r g e   i n s t a n c es ,   wi t h   E GA wP F   wi t h   r e i n it i al i z a ti o n     e G A   EG A w P F   5 0 %   EG A w P F   1 0 %   EG A w P F   2 %   B* pf   G A P 2   I n st a n c e   B e st   B e st   G A P 1   B e st   G A P 1   B e st   G A P 1   2 0 0 . 3 0 . 2   4 4 5 6 . 0   4 3 7 9 . 0   0 . 0 1 8   4 4 1 9 . 0   0 . 0 0 8   4 3 0 1 . 0   0 . 0 3 6   4 3 0 1 . 0   0 . 0 3 6   2 0 0 . 3 0 . 3   4 4 4 7 . 0   4 5 4 1 . 0   - 0 . 0 2 1   4 5 2 1 . 0   - 0 . 0 1 6   4 5 9 3 . 0   - 0 . 0 3 2   4 5 2 1 . 0   - 0 . 0 1 6   2 0 0 . 3 0 . 4   4 2 8 6 . 0   4 3 1 0 . 0   - 0 . 0 0 6   4 3 0 2 . 0   - 0 . 0 0 4   4 3 0 2 . 0   - 0 . 0 0 4   4 3 0 2 . 0   - 0 . 0 0 4   2 0 0 . 4 0 . 1   5 7 8 6 . 0   5 8 6 7 . 0   - 0 . 0 1 4   5 6 7 6 . 0   0 . 0 1 9   5 7 6 2 . 0   0 . 0 0 4   5 6 7 6 . 0   0 . 0 1 9   2 0 0 . 4 0 . 2   5 9 7 0 . 0   5 9 7 2 . 0   0 . 0 0 0   6 0 0 6 . 0   - 0 . 0 0 6   5 8 8 1 . 0   0 . 0 1 5   5 8 8 1 . 0   0 . 0 1 5       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   1 6 ,   No .   2 Ap r il   20 2 6 :   8 8 3 - 894   892   4 . 3 .     E x e c u t i o n   a n a l y s is   T h g en etic  alg o r ith m   u s es f o u r   f u n ctio n s : p ar e n ts   s elec tio n ,   cr o s s o v er ,   an d   m u tatio n ,   ea ch   o f   th ese   f u n ctio n s   h a v e   c o m p lex it y   o f   O( n ) .   Ho wev e r ,   th e   g en eti alg o r ith m   r u n s   n   iter atio n s ;   h en ce ,   t h o v er all  co m p lex ity   is   O( n 2 ) .   T h co m p lex ity   o f   th p ar en tin g   f itn ess   f u n ctio n   is   O( n ) ,   s in ce   it  u s es  n   iter atio n s   wh ile  u p d atin g   th p ar e n ts   p ar e n tin g   f itn ess .     4 . 4 .     Rela t iv im pro v e m ent   L et  N,   E   b t h m ea n   v alu o f   r esu lts   f o u n d   b y   eGA   an d   th b est  r esu lts   o f   eGA wPF   f o r   s m all,   m ed iu m ,   an d   lar g in s tan ce s .   T h u s ed   eq u atio n   to   ca lcu l ate  th r elativ im p r o v e m en is   d ef in ed   b y   ( 14 ) wh ile  T ab les  9   an d   1 0   r e p r ese n t th r esu lts   o f   th ca lc u latio n .     = ¯ ¯ ¯ × 100   ( 1 4 )       T a b l e   9 .   R el a t i v e   i m p r o v e m e n w i t h   r e i n it i a li z a ti o n   o f   p a r e n t in g   f i t n e s s       e G A   EG A w P F   S mal l   i n st a n c e s   M e a n   4 0 . 6   3 6 . 4   M e d i a n   31   29   R e l a t i v e   i mp r o v e m e n t   ( %)   1 0 . 3 4   M e d i u i n st a n c e s   M e a n   9 0 8 . 4   8 9 6 . 4   M e d i a n   9 3 4   9 7 4   R e l a t i v e   i mp r o v e m e n t   ( %)   1 . 3 2   La r g e   i n s t a n c e s   M e a n   4 9 8 9   4 9 3 6 . 2   M e d i a n   4 4 5 6   4 5 2 1   R e l a t i v e   i mp r o v e m e n t   ( %)   1 . 0 6       T a b l e   1 0 .   R e la t i v e   i m p r o v e m e n t   w i t h o u t   r e i n i t i al i z at i o n   o f   p a r e n t i n g   f i t n e s s       e G A   EG A w P F   S mal l   i n st a n c e s   M e a n   4 0 . 6   3 9 . 4   M e d i a n   31   27   R e l a t i v e   i mp r o v e m e n t   ( %)   2 . 9 6   M e d i u i n st a n c e s   M e a n   9 0 8 , 4   8 9 6 . 6   M e d i a n   9 3 4   9 5 9   R e l a t i v e   i mp r o v e m e n t   ( %)   1 . 3   La r g e   i n s t a n c e s   M e a n   4 9 8 9   4 8 8 8 . 4   M e d i a n   4 4 5 6   4 5 4 5   R e l a t i v e   i mp r o v e m e n t   ( %)   2 . 0 2       4 . 5 .     D i s cus s i o n   T h eGA wPF s h o ws s ig n if ican t p er f o r m an ce   in   co m p a r is o n   with   s tan d ar d   eGA .   T h eG AwPF   wa s   ex ec u ted   in   two   v er s io n :   o n e   with o u r ein itializatio n   o f   th p ar en tin g   f itn ess   v alu o f   p ar en ts ,   an d   a n o th er   with   r ein itializatio n .   Fo r   th f i r s t e x ec u tio n ,   th o v er all  g a p   i n   p er f o r m an ce ,   f o r   th u s ed   d a tasets ,   r an g es f r o m   0 . 1 1 1   to   0 . 1 9 2 ,   0 . 0 0 6   to   0 . 0 4 2 ,   0 . 0 0 3   to   0 . 0 7 3 ,   f o r   s m all,   m e d iu m   an d   lar g i n s tan ce s ,   r esp ec tiv ely .   T h latte r   s h o ws  an   o v er all  p er f o r m an ce   g ap s ,   th at  v ar ied   f r o m   0 . 0 3 4   to   0 . 4 0 9 ,   0 . 0 0 6   to   0 . 0 9 7 ,   a n d   0 . 0 1 5   to   0 . 0 3 6   f o r   s m all,   m ed iu m   a n d   lar g in s tan ce s ,   r esp ec tiv ely .   Ho wev er ,   in   s o m e   ca s es,  th eGA   o u tp er f o r m s   t h e   eGA wPF,  h o wev er ,   ev e n   in   th ese  ca s es  ( ex ce p f o r   th e   d atas et  2 0 . 1 0 . 4   in   t h f ir s s et  o f   e x p er im en ts ) ,   th e   g a p   d o es   n o e x ce ed   th e   p er f o r m an ce   r an g es  o b s er v e d   wh e n   eGA wPF  o u tp er f o r m s   eGA .   Als o ,   th n o n - r ein itializatio n   o f   th e   p ar e n tin g   f itn ess   ca n   p r o d u ce   m o r f it  in d iv i d u als.  T h e   ex p e r im en ts   co n d u cted   d em o n s tr ates  th at  t h p a r en tin g   f itn ess   p ar a m eter   e n h an ce s   t h p er f o r m a n ce   o f   t h g e n etic   alg o r ith m .   Un lik e   o th er   tec h n iq u es   as  h y b r id iza tio n ,   th at   m ay   n ee d   s ig n if ica n u p d ates  in   t h g en etic  alg o r ith m s   co r e,   t h e   p ar en tin g   f itn ess   p ar am eter   c an   b ea s ily   in teg r ate d   in to   e x is tin g   GA  f r am ewo r k s   in   n o n - d is tu r b in g   wa y   with   m in im u m   ef f o r an d   r ed u ce d   ch an g es,  s in ce   it  o n ly   r eq u ir es  ad d in g   th u p d atin g   f u n ctio n   an d   ad a p tin g   th ev o lu tio n   p h ase.       5.   CO NCLU SI O AND  F U T U RE   DIR E C T I O N S   I n   th is   ar ticle,   we   in v esti g ated   th im p ac t   o f   in teg r atin g   th e   p ar en tin g   f itn ess   p ar am eter   in t o   an   elitis t   g en etic  alg o r ith m   to   m itig at p r em atu r co n v er g e n ce   in   th co n tex o f   o p tim izin g   t h v eh icle  r o u tin g   p r o b lem .   Ou r   ex p e r im en ts   r e v ea led   r elativ e   im p r o v em e n t o f   1 . 0 6   to   1 0 . 3 4 d e p en d in g   o n   th e   d ataset’ s   s ize  an d   th p ar e n tin g   f itn ess   r ein itializatio n   ap p r o ac h .   T h ese  ex p er im en ts   v alid ate  th at  p r es er v in g   h i g h - q u ality   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.