lingo解决线性规划问题的程序
应用LINGOMATLAB软件求解线性规划
1.5.2 应用MATLAB求解线性规划
• MATLAB(MATrix LABoratory)的基本含义是矩阵实验室 ,它是由美国MathWorks公司研制开发的一套高性能的集数 值计算、信息处理、图形显示等于一体的可视化数学工具软 件。它是建立在向量、数组和矩阵基础之上的,除了基本的 数值计算、数据处理、图形显示等功能之外,还包含功能强 大的多个“工具箱”,如优化工具箱(optimization toolbox) 、统计工具箱、样条函数工具箱和数据拟合工具箱等都是优 化计算的有力工具。在这里仅介绍用MATLAB6.5优化工具箱 求解线性规划问题。 • 一般线性规划问题的数学模型为
该报告说明:运行5步找到全局最优解,目标函数值为14,变 量值分别为 x1 4, x2 2 。“Reduced Cost”的含义是需缩减成 本系数或需增加利润系数(最优解中取值非零的决策变量的 Reduced Cost值等于零)。“Row”是输入模型中的行号,目 标函数是第一行;“Slack or Surplus”的意思是松弛或剩余, 即约束条件左边与右边的差值,对于“ ”的不等式,右边减 左边的差值为Slack(松弛),对于“ ”的不等式,左边减 的右边差值为Surplus(剩余),当约束条件两边相等时,松 弛或剩余的值等于零。“Dual Price”的意思是对偶价格(或称 为影子价格,意义见§2.5),上述报告中Row2的松弛值为0, 表明生产甲产品4单位、乙产品2单位,所需设备8台时已经饱 和,对偶价格1.5的含义是:如果设备增加1台时,能使目标函 数值增加1.5。报告中Row4的松弛值为4,表明生产甲产品4单 位、乙产品2单位,所需原材料乙8公斤还剩余4公斤,因此增 加原材料乙不会使目标函数值增加,所以对偶价格为0。
因此,每周每个动物的配料为饲料A2、A4、A5分别为12、30 和10,合计为52,可使得饲养成本达到最小,最小成本为 22.4元;不选用饲料和的原因是因为这两种饲料的价格太 高了,没有竞争力。“Reduced Cost”分别等于0.7和0.617, 说明当这两种饲料的价格分别降低0.7元和0.62元以上时, 不仅选用这两种饲料而且使得饲养成本降低。从“Slack or Surplus”可以看出,蛋白质和维生素刚达到最低标准,矿物 质超过最低标准4.1;从“Dual Price”可以得到降低标准蛋 白质1单位可使饲养成本降低0.583元,降低标准维生素1单 位可使饲养成本降低4.167元,但降低矿物质的标准不会降 低饲养成本,如果动物的进食量减少,就必须选取精一些 的饲料但要增加成本,大约进食量降低1可使得饲养成本增 加0.88元。
应用lingo软件实现线性规划和整数规划
一、 实验目的应用lingo 软件实现线性规划和整数规划。
二、 实验内容:1.线性规划方法的lingo 软件实现。
2.整数规划方法的Lingo 软件实现三、 实验环境:1 硬件要求:计算机一台2 操作系统:WindowsXP3 软件要求:lingo10四、实验步骤及程序编写:1.线性规划模型。
某战略轰炸机群奉命摧毁敌人军事目标。
已知该目标有四个要害部位,只要摧毁其中之一即可达到目的。
为完成此项任务的汽油消耗量限制为48000升、重型炸弹48枚、轻型炸弹32枚。
飞机携带重型炸弹时每升汽油可飞行2千米,带轻型炸弹时每升汽油可飞行3千米。
又知每架飞机每次只能装载一枚炸弹,每出发轰炸一次除来回路程汽为了使摧毁敌方军事目标的可能性最大,应如何确定飞机轰炸的方案。
解:设用了x 枚重型炸弹,用了y 枚轻型炸弹,攻击的是第i 个部位,再设一标志变量f 定义如下: ⎩⎨⎧=个部位不攻击第个部位攻击第i i f i 01目标函数为: ()[]∑=⨯⨯+⨯=41max i i li ih f p y px()()480002004/3/2004/2/≤++⨯+++⨯i i i i d d y d d x48≤x ,32≤y141=∑=i if2、整数规划模型。
某厂生产甲、乙两种产品,生产甲种产品每件要消耗煤9t ,电力4kw ,使用劳动力3个,获利70元;生产乙种产品每件消耗煤4t ,电力5kw ,使用劳动力10个,获利120元。
有一个生产日,这个厂可动用的煤是360t ,电力是200kw ,劳动力是300个,问应该如何安排甲、乙两种产品的生产,才能使工厂在当日的获利最大,并问该厂当日的最大获利是多少? 解:模型建立:⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧<+<+<++=取整x x x x x x x x x x t s f 2121212121,3001032005436049..12070max五、程序调试及实验总结1.线性规划模型。
线性规划问题的Lingo求解
dj表示第j月的销售量,则生产月生产的产品在需求月卖出时单位总成本如下表所示:
生产月1 生产月2 生产月3 生产月4 销量
需求月1 70
6000
需求月2 72 71
7000
需求月3 74 73 80
12000
需求月4 76 75 82 76 6000
产量 10000 10000 10000 10000
B1
B2
B3
库存
A1
12
24
8
4
A2
30
12
24
8
需求
2
4
5
解: (1)问题分析:总需求量为11t,小于总库存量12t,所以问题可行。 (2)从线性规划的三个要素出发,决策变量:问题是各个粮仓向粮站调运了多少大米, 此调运量就是决策变量。 目标函数:运费和运量和距离有关系,即t*km最小,所以要将运量与相应的距离相 乘然后使总和最小。 约束条件:两个粮库的库存量限制和三个粮站需求量的限制。
第五章线性规划问题的Lingo求解
opt f (x)
hi( x ) 0,i 1,..., m
s
.t
.
g tk
j
(
(x x)
)
0 0,
, k
j
1 1,
, .
... ..,
,l n
x D R n
数学规划或连续规划非 线线 性性 规规 划划 优化问题离散优化或组合优化整 其数 他规 组划 合优整 整 纯 混化数 数 整 合线 非 数 整性 线 规 数规 性 划 规划 规 划划
si1 si xi d i
s
.t
线性规划问题的Lingo求解
Lingo中参数设置与调整
01
参数设置
02
调整策略
Lingo允许用户设置求解器的参数, 如求解方法、迭代次数、收敛精度等 。这些参数可以通过`@option`进行 设置。
如果求解过程中遇到问题,如无解、 解不唯一等,可以通过调整参数或修 改模型来尝试解决。常见的调整策略 包括放松约束条件、改变目标函数权 重等。
02
比较不同方案
03
验证求解结果
如果存在多个可行解,需要对不 同方案进行比较,选择最优方案。
可以通过将求解结果代入原问题 进行验证,确保求解结果的正确 性和合理性。
感谢您的观看
THANKS
问题,后面跟随线性表达式。
02 03
约束条件表示
约束条件使用`subject to`或简写为`s.t.`来引入,后面列出所有约束条 件,每个约束条件以线性表达式和关系运算符(如`<=`, `>=`, `=`, `<`, `>`)表示。
非负约束
默认情况下,Lingo中的变量是非负的,如果变量可以为负,需要使用 `@free`进行声明。
问题的解通常出现在约束条件的边界上 。
变量通常是连续的。
特点 目标函数和约束条件都是线性的。
线性规划问题应用场景
生产计划
确定各种产品的最优生产量, 以最大化利润或最小化成本。
资源分配
在有限资源下,如何最优地分 配给不同的项目或任务。
运输问题
如何最低成本地将物品从一个 地点运输到另一个地点。
金融投资
03
求解结果
通过Lingo求解,得到使得总加工时间最短的生产计划安 排。
运输问题优化案例
问题描述
某物流公司需要将一批货物从A地运往B地,可以选择不同的运输方式和路径,每种方式和路径的运输时间和成本不 同。公司需要在满足货物送达时间要求的前提下,选择最优的运输方式和路径,使得总成本最低。
实验1 利用Lingo求解线性规划
实验一:利用Lingo 软件求解线性规划问题实验一 利用Lingo 软件求解线性规划问题1、 实验目的和任务1.1. 进一步掌握Lingo 编程操作;1.2通过实验进一步掌握运筹学线性规划问题的建模以及求解过程,提高学生分析问题和解决问题能力。
2、 实验仪器、设备及材料计算机、Lingo3、 实验内容料场选址问题P10某公司有6个建筑工地要开工,每个工地的位置(用平面坐标a,b 表示,距离单位:km )及水泥日用量d(单位:t)由下表给出,目前有两个临时料场位于P (5,1),Q (2,7),日储量各有20t.请回答以下问题: 假设从料场到工地之间有直线道路相连,试制定每天的供应计划,即从P,Q 两料场分别向各工地运送多少吨水泥,使总的吨公量数最小。
工地的位置(a,b )及水泥日用量d建模 设工地的位置为(,)i i a b ,水泥日用量为i d ,i=1,2,…,6;料场位置为(,)j j x y ,日储量为j e ,j=1,2; 从料场j 向工地i 的运送量为ij c 。
决策变量:在问题(1)中,决策变量就是料场j 向工地i 的运送量为ij c ;在问题(2)中,决策变量除了料场j 向工地i 的运送量为ij c 外,新建料场位置(,)j j x y 也是决策变量。
目标函数:这个优化问题的目标函数f 是总砘公量数(运量乘以运输距离),所以优化目标可表为2611min j i f c ===∑∑约束条件:各工地的日用量必须满足,所以21,1,2, (6)ij ijc d i ===∑各料场的运送量不能超过日储量,所以61,1,2. ij jic e j =≤=∑求解过程编写模型程序:(介绍集合的定义及应用)model:sets:!确定变量a(1),a(2),a(3),a(4),a(5),a(6);demand/1..6/:a,b,d;supply/1..2/:x,y,e;link(demand,supply):c;endsetsdata:!分割数据的空格与逗号或回车的作用是等价的;a=1.25 8.75 0.5 5.75 3 7.25;b=1.25,0.75,4.75,5,6.5,7.75;d=3,5,4,7,6,11;e=20,20;!a=enddatainit:!lingo对数据是按列赋值的,而不是按行;x,y=5,1,2,7;endinit[OBJ] min=@sum(link(i,j):c(i,j)*((x(j)-a(i))^2+(y(j)-b(i))^2)^(1/2));@for(demand(i):[demand_con] @sum(supply(j):c(i,j))=d(i););@for(supply(i):[supply_con] @sum(demand(j):c(j,i))<=e(i););@for(supply(i):@bnd(0.5,x(i),8.75);@bnd(0.75,y(i),7.75););End计算结果:(如果你使用的是试用版软件,则可能不能用全局求解器求解本例,因为问题规模太大了,激活全局最优求解程序的方法,是用“lingo|Options”菜单命令打开选项对话框,在“Global Solver”选项卡上选择“Use Global Solver”)Local optimal solution found.Objective value: 85.26604Total solver iterations: 61Variable Value Reduced CostA( 1) 1.250000 0.000000A( 2) 8.750000 0.000000A( 3) 0.5000000 0.000000A( 4) 5.750000 0.000000A( 5) 3.000000 0.000000A( 6) 7.250000 0.000000B( 1) 1.250000 0.000000B( 2) 0.7500000 0.000000B( 3) 4.750000 0.000000B( 4) 5.000000 0.000000B( 5) 6.500000 0.000000B( 6) 7.750000 0.000000D( 1) 3.000000 0.000000D( 2) 5.000000 0.000000D( 3) 4.000000 0.000000D( 4) 7.000000 0.000000D( 5) 6.000000 0.000000D( 6) 11.00000 0.000000X( 1) 3.254883 0.000000X( 2) 7.250000 0.6335133E-06 Y( 1) 5.652332 0.000000Y( 2) 7.750000 0.5438639E-06 E( 1) 20.00000 0.000000E( 2) 20.00000 0.000000C( 1, 1) 3.000000 0.000000C( 1, 2) 0.000000 4.008540C( 2, 1) 0.000000 0.2051358C( 2, 2) 5.000000 0.000000C( 3, 1) 4.000000 0.000000C( 3, 2) 0.000000 4.487750C( 4, 1) 7.000000 0.000000C( 4, 2) 0.000000 0.5535090C( 5, 1) 6.000000 0.000000C( 5, 2) 0.000000 3.544853C( 6, 1) 0.000000 4.512336C( 6, 2) 11.00000 0.000000Row Slack or Surplus Dual PriceOBJ 85.26604 -1.000000DEMAND_CON( 1) 0.000000 -4.837363DEMAND_CON( 2) 0.000000 -7.158911DEMAND_CON( 3) 0.000000 -2.898893DEMAND_CON( 4) 0.000000 -2.578982DEMAND_CON( 5) 0.000000 -0.8851584DEMAND_CON( 6) 0.000000 0.000000SUPPLY_CON( 1) 0.000000 0.000000SUPPLY_CON( 2) 4.000000 0.000000如果把料厂P,Q的位置看成是已知并且固定的,这时是LP模型,只需把上面的程序中初始段的语句移到数据段就可以了。
实验二利用Lingo求解整数规划及非线性规划问题
例 3 用Lingo软件求解非线性规划问题
min z x1 12 x2 22
x2 x1 1,
x1
x2
2,
x1
0,
x2
0.
Lingo 程序: min= x1-1 ^2+ x2-2 ^2;
x2-x1=1;
x1+x2<=2;
注意: Lingo 默认变量的取值从0到正无穷大, 变量定界函数可以改变默认状态. @free x : 取消对变量x的限制 即x可取任意实数值
例 4 求函数 zx22y22 的最小值.
例 4 求函数 zx22y22 的最小值.
解: 编写Lingo 程序如下:
min= x+2 ^2+ y-2 ^2; @free x ; 求得结果: x=-2, y=2
二、Lingo 循环编程语句
1 集合的定义 包括如下参数: 1 集合的名称.
sets: endsets
44
minZ
aijxij
i1 j1
4
xij
1
j 1,2,3,4
s.t.
i 1 4
xij
1
i 1,2,3,4
j1
xij 0或1 i, j 1,2,3,4
LINGO程序如下:
MODEL: SETS: person/A,B,C,D/; task/1..4/; assign person,task :a,x; ENDSETS DATA: a=1100,800,1000,700,
77
63
67
丁
55
76
62
62
甲, 乙, 丙, 丁 四名队员各自游什么姿势 , 才最有可能取得好成绩
用LINGO求解线性规划问题
实验1 用LINGO求解线性规划问题LINGO使用简介LINGO软件是美国的LINDO系统公司(Lindo System Inc)开发的一套用于求解最优化问题的软件包.LINGO除了能用于求解线性规划和二次规划外,还可以用于非线性规划求解以及一些线性和非线性方程(组)的求解.LINGO软件的最大特色在于它允许优化模型中的决策变量为整数,而且执行速度快.LINGO内置了一种建立最优化模型的语言,可以简便地表达大规模问题,利用LINGO高效的求解器可快速求解并分析结果,这里简单介绍LINGO的使用方法.LINGO可以求解线性规划、二次规划、非线性规划、整数规划、图论及网络优化和排队论模型中的最优化问题等.一个LINGO程序一般会包含集合段、数据输入段、优化目标和约束段、初始段和数据预处理段等部分,每一部分有其独特的作用和语法规则,读者可以通过查阅相关的参考书或者LINGO的HELP文件详细了解,这里就不展开介绍了.LINGO的主要功能特色为:既能求解线性规划问题,也有较强的求解非线性规划问题的能力;输入模型简练直观;运算速度快、计算能力强;内置建模语言,提供几十个内部函数,从而能以较少语句,较直观的方式描述大规模的优化模型;将集合的概念引入编程语言,很容易将实际问题转换为LINGO模型;并且能方便地与Excel、数据库等其他软件交换数据.LINGO的语法规定:(1)求目标函数的最大值或最小值分别用MAX=…或MIN=…来表示;(2)每个语句必须以分号“;”结束,每行可以有许多语句,语句可以跨行;(3)变量名称必须以字母(A~Z)开头,由字母、数字(0~9)和下划线所组成,长度不超过32个字符,不区分大小写;(4)可以给语句加上标号,例如[OBJ] MAX=200*X1+300*X2;(5)以惊叹号“!”开头,以分号“;”结束的语句是注释语句;(6)如果对变量的取值范围没有作特殊说明,则默认所有决策变量都非负;(7)LINGO模型以语句“MODEL:”开头,以“END”结束,对于比较简单的模型,这两个语句可以省略.实验目的1.对于给定的实际应用问题,正确的建立线性规划问题数学模型,并用LINGO求解;2.掌握灵敏度分析以及资源的影子价格的相关分析方法.实验数据与内容问题1.1某工厂在计划期内要安排生产A、B两种产品,已知生产单位产品所需设备台时及对甲、乙两种原材料的消耗,有关数据如表1.1.问:应如何安排生产计划,使工厂获利最大?.问题1.2 某公司饲养实验用的动物以供出售,已知这些动物的生长对饲料中3种营养成分(蛋白质、矿物质和维生素)特别敏感,每个动物每周至少需要蛋白质60g ,矿物质3g ,维生素8mg ,该公司能买到5种不同的饲料,每种饲料1kg 所含各种营养成分和成本如表1.2所示,如果每个小动物每周食用饲料不超过52kg ,求既能满足动物生长需要,又使总成本最低的饲料配方.实验指导问题1.1设计划生产两种产品分别为,则建立线性规划问题数学模型B A ,21,x x ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥≤≤≤++=0,12416482.32max 21212121x x x x x x t s x x S 在LINGO 的MODEL 窗口内输入如下模型:model :max =2*x1+3*x2;x1+2*x2<=8;4*x1<=16;4*x2<=12;end选菜单Lingo|Solve(或按Ctrl+S),或用鼠标点击“求解”按纽,如果模型有语法错误,则弹出一个标题为“LINGO Error Message ”(错误信息)的窗口,指出在哪一行有怎样的错误,每一种错误都有一个编号(具体含义可查阅相关文献或LINGO 的Help ).改正错误以后再求解,如果语法通过,LINGO 用内部所带的求解程序求出模型的解,然后弹出一个标题为“LINGO Solver Status ”(求解状态)的窗口,其内容为变量个数、约束条件个数、优化状态、耗费内存、所花时间等信息,点击Close 关闭窗口,屏幕上出现标题为“Solution Report ”(解的报告)的信息窗口,显示优化计算(线性规划中换基迭代)的步数、优化后的目标函数值、列出各变量的计算结果.求解结果:Global optimal solution found at iteration: 5Objective value: 14.00000Variable Value Reduced CostX1 4.000000 0.000000X2 2.000000 0.000000Row Slack or Surplus Dual Price1 14.00000 1.0000002 0.000000 1.5000003 0.000000 0.12500004 4.000000 0.000000该报告说明:运行5步找到全局最优解,目标函数值为14,变量值分别为.“Reduced Cost ”的含义是需缩减成本系数或需增加利润系数(最优解中取值非零的决策变量的Reduced Cost 值等于零).“Row ”是输入模型中的行号,目标函数是第一行;“Slack or Surplus ”的意思是松弛或剩余,即约束条件左边与右边的差值,对于“124,2==x x ≤”的不等式,右边减左边的差值为Slack (松弛),对于“”的不等式,左边减右边的差值为Surplus (剩余),当约束条件两边相等时,松弛或剩余的值等于零.“Dual Price ”的意思是对偶价格(或称为影子价格),上述报告中Row2的松弛值为0,表明生产甲产品4单位、乙产品2单位,所需设备8台时已经饱和,对偶价格1.5的含义是:如果设备增加1台时,能使目标函数值增加1.5.报告中Row4的松弛值为4,表明生产甲产品4单位、乙产品2单位,所需原材料乙8公斤还剩余4公斤,因此增加原材料乙不会使目标函数值增加,所以对偶价格为0.≥问题1.2设需要饲料分别为 kg ,则建立线性规划数学模型:54321,,,,A A A A A 54321,,,,x x x x x 123451234512345123451234512345min 0.20.70.40.30.50.320.6 1.8600.10.050.020.20.0530.050.10.020.20.088.52,,,,0S x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x s t x x x x x x x x x x =++++++++≥⎧⎪++++⎪⎪≥++++⎨⎪++++≤⎪≥⎪⎩≥ 在LINGO 的MODEL 窗口内输入如下模型:Min=0.2*x1+0.7*x2+0.4*x3+0.3*x4+0.5*x5;0.3*x1+2*x2+x3+0.6*x4+1.8*x5>60;0.1*x1+0.05*x2+0.02*x3+0.2*x4+0.05*x5>3;0.05*x1+0.1*x2+0.02*x3+0.2*x4+0.08*x5>8;x1+x2+x3+x4+x5<52;求解输出结果如下:Global optimal solution found at iteration: 4Objective value: 22.40000Variable Value Reduced CostX1 0.000000 0.7000000X2 12.00000 0.000000X3 0.000000 0.6166667X4 30.00000 0.000000X5 10.00000 0.000000Row Slack or Surplus Dual Price1 22.40000 -1.0000002 0.000000 -0.58333333 4.100000 0.0000004 0.000000 -4.1666675 0.000000 0.8833333因此,每周每个动物的配料为饲料、、分别为12、30和10kg ,合计为52,可使得饲养成本达到最小,最小成本为22.4元;不选用饲料和的原因是因为这两种饲料的价格太高了,没有竞争力.“Reduced Cost ”分别等于0.7和0.617,说明当这两种饲料的价格分别降低0.7元和0.62元以上时,不仅选用这两种饲料而且使得饲养成本降低.从“Slack or Surplus”可以看出,蛋白质和维生素刚达到最低标准,矿物质超过最低标准4.12A 4A 5A kg kg kg 1A 3A g ;从“Dual Price”可以得到降低标准蛋白质1单位可使饲养成本降低0.583元,降低标准维生素1单位可使饲养成本降低4.167元,但降低矿物质的标准不会降低饲养成本,如果动物的进食量减少,就必须选取精一些的饲料但要增加成本,大约进食量降低1可使得饲养成本增加0.88元.kg 对于目标函数系数和约束条件右端常数项的灵敏度分析,可以通过LINGO 软件求解的灵敏度分析给出.如果要看灵敏度分析结果,必须激活灵敏度计算功能才会在求解时给出灵敏度分析结果,默认情况下这项功能是关闭的.想要激活它,必须运行LINGO|Options …命令,选择Gengral Solver ,在Dual Computation 列表框中,选择Prices and Ranges 选项并确定.对于例1.1问题进行灵敏度分析,结果如下:以下是灵敏度分析的结果Ranges in which the basis is unchanged:Objective Coefficient RangesCurrent Allowable AllowableVariable Coefficient Increase DecreaseX1 2.000000 INFINITY 0.5000000X2 3.000000 1.000000 3.000000Righthand Side RangesRow Current Allowable AllowableRHS Increase Decrease2 8.000000 2.000000 4.0000003 16.00000 16.00000 8.0000004 12.00000 INFINITY 4.000000对于例1.2问题进行灵敏度分析,结果如下:Ranges in which the basis is unchanged:Objective Coefficient RangesCurrent Allowable AllowableVariable Coefficient Increase DecreaseX1 0.2000000 INFINITY 0.7000000X2 0.7000000 INFINITY 0.1358974X3 0.4000000 INFINITY 0.6166667X4 0.3000000 1.400000 1.000000X5 0.5000000 0.1247059 INFINITYRighthand Side RangesRow Current Allowable AllowableRHS Increase Decrease2 60.00000 4.800000 4.8000003 3.000000 4.100000 INFINITY4 8.000000 0.3428571 0.48000005 52.00000 1.846154 1.411765思考题某投资公司拟制定今后5年的投资计划,初步考虑下面四个投资项目:项目A:从第1年到第4年每年年初可以投资,于次年年末收回成本,并可获利润15%;项目B:第3年年初可以投资,到第5年年末可以收回成本,并获得利润25%,但为了保证足够的资金流动,规定该项目的投资金额上限为不超过总金额的40%;项目C:第2年年初可以投资,到第5年年末可以收回成本,并获得利润40%,但公司规定该项目的最大投资金额不超过总金额的30%;项目D:5年内每年年初可以购买公债,于当年年末可以归还本金,并获利息6%.该公司现有投资金额100万元,请帮助该公司制定这些项目每年的投资计划,使公司到第5年年末核算这5年投资的收益率达到最大.建立线性规划问题的数学模型,并用LINGO求解.。
LINGO 线性规划问题的求解
实验报告课程名称:运筹学项目名称:线性规划问题的求解姓名:专业:班级:1班学号:同组成员:一、实验准备:1.线性规划(Linear programming,简称LP)是运筹学中研究较早、发展较快、应用广泛、方法较成熟的一个重要分支,它是辅助人们进行科学管理的一种数学方法。
研究线性约束条件下线性目标函数的极值问题的数学理论和方法。
英文缩写LP。
它是运筹学的一个重要分支,广泛应用于军事作战、经济分析、经营管理和工程技术等方面。
为合理地利用有限的人力、物力、财力等资源作出的最优决策,提供科学的依据。
从实际问题中建立数学模型一般有以下三个步骤;(1)根据影响所要达到目的的因素找到决策变量;(2)由决策变量和所在达到目的之间的函数关系确定目标函数;(3)由决策变量所受的限制条件确定决策变量所要满足的约束条件。
2.所建立的数学模型具有以下特点:(1)每个模型都有若干个决策变量(x1,x2,x3……,xn),其中n为决策变量个数。
决策变量的一组值表示一种方案,同时决策变量一般是非负的。
(2)目标函数是决策变量的线性函数,根据具体问题可以是最大化(max)或实际中,为保证完成100套工架,所使用原材料最省,可以混合使用各种下料方案。
设按方案A,B,C,D,E下料的原材料数分别为x1,x2,x3,x4,x5根据表可以得到下面的线性规划模型:解:虽然连续投资问题属于动态优化问题,但可以用静态优化的方法解决,用决策变量xi1,xi2,xi3,xi4(i=12…,5)分别表示第i年年初为项目A,B,C,D,的投资额,根据问题的要求各变量的对应关系如表,表中空白处表示当年不能为该项目投资,也可认为投资额为0.实验报告成绩(百分制)__________ 实验指导教师签字:__________。
运用Lingo进行线性规划求解(实例)
LINGO
支持多种线性规划算法,包括单纯形法、网络算法等。
要点二
Gurobi
主要采用高级优化算法,如分支定界法、动态规划等。
LINGO与Gurobi的比较
LINGO
支持各种类型的约束条件,包括整数约束、非线性约束 等。
Gurobi
特别擅长处理大规模、非线性问题,但对线性问题的处 理能力稍弱。
LINGO
界面简洁,建模语言直观,易于学习和掌握。
Excel
需要结合多个函数和工具进行建模,对于复杂问题操作相对繁琐。
LINGO与Excel的比较
LINGO
针对优化问题进行了优化,求解速度 较快,精度较高。
Excel
求解速度较慢,对于大规模问题可能 无法得到满意的结果。
LINGO与Gurobi的比较
LINGO软件特点
高效求解
LINGO采用先进的求解算法,能够快速求解大规 模线性规划问题。
灵活建模
LINGO支持多种建模语言,用户可以根据需要选 择合适的语言进行建模。
图形界面
LINGO提供直观的图形界面,方便用户进行模型 设计和结果查看。
LINGO软件应用领域
生产计划
LINGO可用于制定生产计划,优化资源配置, 提高生产效率。
金融投资
LINGO可以用于金融投资组合优化,帮助投 资者实现风险和收益的平衡。
物流优化
LINGO可以帮助企业优化物流配送路线,降 低运输成本。
资源分配
LINGO可用于资源分配问题,如人员、设备、 资金的分配,以达到最优效果。
2023
PART 02
线性规划基本概念
REPORTING
线性规划定义
线性规划是数学优化技术的一种,它通过将问 题抽象为数学模型,利用数学方法来寻找最优 解。
lingo解决线性规划问题的程序(经典)
非线性规划问题
目前Lingo主要专注于线性规划问题的求 解,未来可以进一步拓展到非线性规划领 域。
与其他软件的集成
为了更好地满足用户需求,Lingo可以与 其他数学软件或编程语言进行集成,提供 更强大的功能和更广泛的应用范围。
感谢观看
THANKS
调整模型或参数
输出结果报告
如果运行结果不合理或不符合预期,可以 调整数学模型或参数设置,并重新运行程 序进行求解。
将运行结果整理成报告形式,包括问题背景 、数学模型、运行结果、结果分析等部分, 以便后续参考和使用。
04
经典线性规划问题案例解析
生产计划问题
问题描述
某公司生产多种产品,每种产品需要 不同的资源和时间,且有市场需求限 制。公司需要制定一个生产计划,以 最大化利润或最小化成本。
目标函数
以总收益为目标函数,求解最优资源分配方案。
变量设置
设每项任务分配的资源数量为决策变量,根据资 源总量和任务需求建立约束条件。
Lingo程序实现
使用Lingo语言描述问题,调用Lingo求解器求解 。
05
Lingo在解决线性规划问题 中的优势
高效求解大规模问题
01
利用高效的求解引擎,能够快速处理包含大量变量和约束的线 性规划问题。
法等。
支持用户自定义算法, 满足特殊问题的求解需
求。
易于操作和使用
01 提供直观的图形化界面,方便用户输入问 题、查看求解结果和进行数据分析。
02 支持多种数据格式导入,如Excel、CSV等 ,方便用户处理实际问题。
03
提供丰富的函数库和建模语言,支持用户 快速构建复杂的数学模型。
04
提供详细的帮助文档和教程,帮助用户快 速上手并解决遇到的问题。
用LINGO求解线性规划问题
实验1 用LINGO求解线性规划问题LINGO使用简介LINGO软件是美国的LINDO系统公司(Lindo System Inc)开发的一套用于求解最优化问题的软件包.LINGO除了能用于求解线性规划和二次规划外,还可以用于非线性规划求解以及一些线性和非线性方程(组)的求解.LINGO软件的最大特色在于它允许优化模型中的决策变量为整数,而且执行速度快.LINGO内置了一种建立最优化模型的语言,可以简便地表达大规模问题,利用LINGO高效的求解器可快速求解并分析结果,这里简单介绍LINGO的使用方法.LINGO可以求解线性规划、二次规划、非线性规划、整数规划、图论及网络优化和排队论模型中的最优化问题等.一个LINGO程序一般会包含集合段、数据输入段、优化目标和约束段、初始段和数据预处理段等部分,每一部分有其独特的作用和语法规则,读者可以通过查阅相关的参考书或者LINGO的HELP文件详细了解,这里就不展开介绍了.LINGO的主要功能特色为:既能求解线性规划问题,也有较强的求解非线性规划问题的能力;输入模型简练直观;运算速度快、计算能力强;内置建模语言,提供几十个内部函数,从而能以较少语句,较直观的方式描述大规模的优化模型;将集合的概念引入编程语言,很容易将实际问题转换为LINGO模型;并且能方便地与Excel、数据库等其他软件交换数据.LINGO的语法规定:(1)求目标函数的最大值或最小值分别用MAX=…或MIN=…来表示;(2)每个语句必须以分号“;”结束,每行可以有许多语句,语句可以跨行;(3)变量名称必须以字母(A~Z)开头,由字母、数字(0~9)和下划线所组成,长度不超过32个字符,不区分大小写;(4)可以给语句加上标号,例如[OBJ] MAX=200*X1+300*X2;(5)以惊叹号“!”开头,以分号“;”结束的语句是注释语句;(6)如果对变量的取值范围没有作特殊说明,则默认所有决策变量都非负;(7)LINGO模型以语句“MODEL:”开头,以“END”结束,对于比较简单的模型,这两个语句可以省略.实验目的1.对于给定的实际应用问题,正确的建立线性规划问题数学模型,并用LINGO求解;2.掌握灵敏度分析以及资源的影子价格的相关分析方法.实验数据与内容问题1.1某工厂在计划期内要安排生产A、B两种产品,已知生产单位产品所需设备台时及对甲、乙两种原材料的消耗,有关数据如表1.1.问:应如何安排生产计划,使工厂获利最大?.问题1.2 某公司饲养实验用的动物以供出售,已知这些动物的生长对饲料中3种营养成分(蛋白质、矿物质和维生素)特别敏感,每个动物每周至少需要蛋白质60g ,矿物质3g ,维生素8mg ,该公司能买到5种不同的饲料,每种饲料1kg 所含各种营养成分和成本如表1.2所示,如果每个小动物每周食用饲料不超过52kg ,求既能满足动物生长需要,又使总成本最低的饲料配方.实验指导问题1.1设计划生产两种产品分别为,则建立线性规划问题数学模型B A ,21,x x ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥≤≤≤++=0,12416482.32max 21212121x x x x x x t s x x S 在LINGO 的MODEL 窗口内输入如下模型:model :max =2*x1+3*x2;x1+2*x2<=8;4*x1<=16;4*x2<=12;end选菜单Lingo|Solve(或按Ctrl+S),或用鼠标点击“求解”按纽,如果模型有语法错误,则弹出一个标题为“LINGO Error Message ”(错误信息)的窗口,指出在哪一行有怎样的错误,每一种错误都有一个编号(具体含义可查阅相关文献或LINGO 的Help ).改正错误以后再求解,如果语法通过,LINGO 用内部所带的求解程序求出模型的解,然后弹出一个标题为“LINGO Solver Status ”(求解状态)的窗口,其内容为变量个数、约束条件个数、优化状态、耗费内存、所花时间等信息,点击Close 关闭窗口,屏幕上出现标题为“Solution Report ”(解的报告)的信息窗口,显示优化计算(线性规划中换基迭代)的步数、优化后的目标函数值、列出各变量的计算结果.求解结果:Global optimal solution found at iteration: 5Objective value: 14.00000Variable Value Reduced CostX1 4.000000 0.000000X2 2.000000 0.000000Row Slack or Surplus Dual Price1 14.00000 1.0000002 0.000000 1.5000003 0.000000 0.12500004 4.000000 0.000000该报告说明:运行5步找到全局最优解,目标函数值为14,变量值分别为.“Reduced Cost ”的含义是需缩减成本系数或需增加利润系数(最优解中取值非零的决策变量的Reduced Cost 值等于零).“Row ”是输入模型中的行号,目标函数是第一行;“Slack or Surplus ”的意思是松弛或剩余,即约束条件左边与右边的差值,对于“124,2==x x ≤”的不等式,右边减左边的差值为Slack (松弛),对于“”的不等式,左边减右边的差值为Surplus (剩余),当约束条件两边相等时,松弛或剩余的值等于零.“Dual Price ”的意思是对偶价格(或称为影子价格),上述报告中Row2的松弛值为0,表明生产甲产品4单位、乙产品2单位,所需设备8台时已经饱和,对偶价格1.5的含义是:如果设备增加1台时,能使目标函数值增加1.5.报告中Row4的松弛值为4,表明生产甲产品4单位、乙产品2单位,所需原材料乙8公斤还剩余4公斤,因此增加原材料乙不会使目标函数值增加,所以对偶价格为0.≥问题1.2设需要饲料分别为 kg ,则建立线性规划数学模型:54321,,,,A A A A A 54321,,,,x x x x x 123451234512345123451234512345min 0.20.70.40.30.50.320.6 1.8600.10.050.020.20.0530.050.10.020.20.088.52,,,,0S x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x s t x x x x x x x x x x =++++++++≥⎧⎪++++⎪⎪≥++++⎨⎪++++≤⎪≥⎪⎩≥ 在LINGO 的MODEL 窗口内输入如下模型:Min=0.2*x1+0.7*x2+0.4*x3+0.3*x4+0.5*x5;0.3*x1+2*x2+x3+0.6*x4+1.8*x5>60;0.1*x1+0.05*x2+0.02*x3+0.2*x4+0.05*x5>3;0.05*x1+0.1*x2+0.02*x3+0.2*x4+0.08*x5>8;x1+x2+x3+x4+x5<52;求解输出结果如下:Global optimal solution found at iteration: 4Objective value: 22.40000Variable Value Reduced CostX1 0.000000 0.7000000X2 12.00000 0.000000X3 0.000000 0.6166667X4 30.00000 0.000000X5 10.00000 0.000000Row Slack or Surplus Dual Price1 22.40000 -1.0000002 0.000000 -0.58333333 4.100000 0.0000004 0.000000 -4.1666675 0.000000 0.8833333因此,每周每个动物的配料为饲料、、分别为12、30和10kg ,合计为52,可使得饲养成本达到最小,最小成本为22.4元;不选用饲料和的原因是因为这两种饲料的价格太高了,没有竞争力.“Reduced Cost ”分别等于0.7和0.617,说明当这两种饲料的价格分别降低0.7元和0.62元以上时,不仅选用这两种饲料而且使得饲养成本降低.从“Slack or Surplus”可以看出,蛋白质和维生素刚达到最低标准,矿物质超过最低标准4.12A 4A 5A kg kg kg 1A 3A g ;从“Dual Price”可以得到降低标准蛋白质1单位可使饲养成本降低0.583元,降低标准维生素1单位可使饲养成本降低4.167元,但降低矿物质的标准不会降低饲养成本,如果动物的进食量减少,就必须选取精一些的饲料但要增加成本,大约进食量降低1可使得饲养成本增加0.88元.kg 对于目标函数系数和约束条件右端常数项的灵敏度分析,可以通过LINGO 软件求解的灵敏度分析给出.如果要看灵敏度分析结果,必须激活灵敏度计算功能才会在求解时给出灵敏度分析结果,默认情况下这项功能是关闭的.想要激活它,必须运行LINGO|Options …命令,选择Gengral Solver ,在Dual Computation 列表框中,选择Prices and Ranges 选项并确定.对于例1.1问题进行灵敏度分析,结果如下:以下是灵敏度分析的结果Ranges in which the basis is unchanged:Objective Coefficient RangesCurrent Allowable AllowableVariable Coefficient Increase DecreaseX1 2.000000 INFINITY 0.5000000X2 3.000000 1.000000 3.000000Righthand Side RangesRow Current Allowable AllowableRHS Increase Decrease2 8.000000 2.000000 4.0000003 16.00000 16.00000 8.0000004 12.00000 INFINITY 4.000000对于例1.2问题进行灵敏度分析,结果如下:Ranges in which the basis is unchanged:Objective Coefficient RangesCurrent Allowable AllowableVariable Coefficient Increase DecreaseX1 0.2000000 INFINITY 0.7000000X2 0.7000000 INFINITY 0.1358974X3 0.4000000 INFINITY 0.6166667X4 0.3000000 1.400000 1.000000X5 0.5000000 0.1247059 INFINITYRighthand Side RangesRow Current Allowable AllowableRHS Increase Decrease2 60.00000 4.800000 4.8000003 3.000000 4.100000 INFINITY4 8.000000 0.3428571 0.48000005 52.00000 1.846154 1.411765思考题某投资公司拟制定今后5年的投资计划,初步考虑下面四个投资项目:项目A:从第1年到第4年每年年初可以投资,于次年年末收回成本,并可获利润15%;项目B:第3年年初可以投资,到第5年年末可以收回成本,并获得利润25%,但为了保证足够的资金流动,规定该项目的投资金额上限为不超过总金额的40%;项目C:第2年年初可以投资,到第5年年末可以收回成本,并获得利润40%,但公司规定该项目的最大投资金额不超过总金额的30%;项目D:5年内每年年初可以购买公债,于当年年末可以归还本金,并获利息6%.该公司现有投资金额100万元,请帮助该公司制定这些项目每年的投资计划,使公司到第5年年末核算这5年投资的收益率达到最大.建立线性规划问题的数学模型,并用LINGO求解.。
lingo解决线性规划问题的程序(经典)
Lingo12软件培训教案Lingo 主要用于求解线性规划,整数规划,非线性规划,V10以上版本可编程。
例1 一个简单的线性规划问题0 ,600 2100350 st.3 2max >=<=+=<<=++=y x y x x y x y x z !exam_1.lg4 源程序max = 2*x+3*y;[st_1] x+y<350;[st_2] x<100;2*x+y<600; !决策变量黙认为非负; <相当于<=; 大小写不区分当规划问题的规模很大时,需要定义数组(或称为矩阵),以及下标集(set) 下面定义下标集和对应数组的三种方法,效果相同::r1 = r2 = r3, a = b = c. sets :r1/1..3/:a;r2 : b;r3 : c;link2(r1,r2): x;link3(r1,r2,r3): y;endsetsdata :ALPHA = 0.7;a=11 12 13 ;r2 = 1..3;b = 11 12 13;c = 11 12 13;enddata例2 运输问题解: 设决策变量ij x = 第i 个发点到第j 个售点的运货量,i =1,2,…m; j =1,2,…n; 记为ij c =第i 个发点到第j 个售点的运输单价,i =1,2,…m; j =1,2,…n 记i s =第i 个发点的产量, i =1,2,…m; 记j d =第j 个售点的需求量, j =1,2,…n. 其中,m = 6; n = 8.设目标函数为总成本,约束条件为(1)产量约束;(2)需求约束。
于是形成如下规划问题:nj m i x n j d xm i s x x c ij j n i ij i mj ij m i nj ij ij ,...,2,1,,...,2,1,0 ,...,2,1,,...,2,1, st.z min 1111==>=<==<==∑∑∑∑====把上述程序翻译成LINGO 语言,编制程序如下:!exam_2.lg4 源程序model : !6发点8收点运输问题;sets :rows/1..6/: s; !发点的产量限制;cols/1..8/: d; !售点的需求限制;links(rows,cols): c, x; !运输单价,决策运输量;endsets!-------------------------------------;data:s = 60,55,51,43,41,52;d = 35 37 22 32 41 32 43 38;c = 6 2 6 7 4 2 9 54 95 3 8 5 8 25 2 1 9 7 4 3 37 6 7 3 9 2 7 12 3 9 5 7 2 6 55 5 2 2 8 1 4 3;enddata!------------------------------------;min = @sum(links: c*x); !目标函数=运输总成本;@for(rows(i):@sum(cols(j): x(i,j))<=s(i) ); ! 产量约束;@for(cols(j):@sum(rows(i): x(i,j))=d(j) ); !需求约束;end例3把上述程序进行改进,引进运行子模块和打印运算结果的语句:!exam_3.lg4 源程序model: !6发点8收点运输问题;sets:rows/1..6/: s; !发点的产量限制;cols/1..8/: d; !售点的需求限制;links(rows,cols): c, x; !运输单价,决策运输量; endsets!==================================;data:s = 60,55,51,43,41,52;d = 35 37 22 32 41 32 43 38;c = 6 2 6 7 4 2 9 54 95 3 8 5 8 25 2 1 9 7 4 3 37 6 7 3 9 2 7 12 3 9 5 7 2 6 55 5 2 2 8 1 4 3;enddata!==================================;submodel transfer:min = cost; ! 目标函数极小化;cost = @sum(links: c*x); !目标函数:运输总成本;@for(rows(i):@sum(cols(j): x(i,j)) < s(i) ); ! 产量约束;@for(cols(j):@sum(rows(i): x(i,j)) > d(j) ); !需求约束;endsubmodel!==================================;calc:@solve(transfer); !运行子模块(解线性规划);@divert('transfer_out.txt');!向.txt文件按自定格式输出数据;@write('最小运输成本=',cost,@newline(1),'最优运输方案x=');@for(rows(i):@write(@newline(1));@writefor(cols(j): ' ',@format(x(i,j),'3.0f') ) );@divert(); !关闭输出文件;endcalcend打开transfer_out.txt文件,内容为:最小运输成本=664最优运输方案x=0 19 0 0 41 0 0 01 0 0 32 0 0 0 00 11 0 0 0 0 40 00 0 0 0 0 5 0 3834 7 0 0 0 0 0 00 0 22 0 0 27 3 0例4data段的编写技巧(1):从txt文件中读取原始数据!exam_3.lg4 源程序中的data也可以写为:data:s = @file('transfer_data.txt');d = @file('transfer_data.txt');c = @file('transfer_data.txt');enddata其中,transfer_data.txt的内容为:!transfer.lg4程序的数据;!产量约束s= ;60,55,51,43,41,52 ~!需求约束d= ;35 37 22 32 41 32 43 38 ~!运输单价c= ;6 2 67 4 2 9 54 95 3 8 5 8 25 2 1 9 7 4 3 37 6 7 3 9 2 7 12 3 9 5 7 2 6 55 5 2 2 8 1 4 3 ~!注:字符~是数据分割符,若无此符,视所有数据为一个数据块,只赋给一个变量;例5lingo程序的的3种输入和3种输出方法;!exam_5.lg4的源程序;sets:rows/1..3/: ;cols/1..4/: ;link(rows,cols): a, b, mat1, mat2;endsetsdata:b = 1,2,3,45,6,7,89,10,11,12; !程序内输入;a = @file('a.txt'); !外部txt文件输入;mat1 = @ole('d:\lingo12\data.xls',mat1); !EXcel文件输入;enddatacalc:@text('a_out.txt') = a; !列向量形式输出数据;@for(link: mat2 = 2*mat1);@ole('d:\lingo12\data.xls') = mat2 ;!把mat2输出到xls文件中的同名数据块;!向.txt文件按自定格式输出数据(参照前例);Endcalc例6程序段中的循环和选择结构举例!exam_6.lg4的源程序;sets:rows/1..5/:;cols/1..3/:;links(rows,cols):d;endsetsdata:d=0 2 34 3 21 3 24 7 22 1 6;enddatacalc:i=1;@while(i#le#5:a = d(i,1);b = d(i,2);c = d(i,3);@ifc(a#eq#0:@write('infeasible!',@newline(1));@elsedelta = b^2-4*a*c;sqrt = @sqrt(@if(delta#ge#0, delta,-delta));@ifc(delta#ge#0:@write('x1=',(-b+sqrt)/2/a,'x2=',(-b-sqrt)/2/a,@newline(1));@else@write('x1=',-b/2/a,'+',sqrt/2/a,'i','x2=',-b/2/a,'-',sqrt/2/a,'i',@newline(1));););i=i+1;);endcalc本程序中的循环结构也可以用@for(rows(i): 程序体);进行计算。
用lingo求解线性规划问题
用lingo求解线性规划问题中国石油大学胜利学院程兵兵摘要食物营养搭配问题是现代社会中常见的问题,其最终的目的是节省总费用.本文通过对营养问题的具体剖析.构建了一般的线性规划模型。
并通过实例应用Lingo数学软件求解该问题.并给出了价值系数灵敏度分析,得出蔬菜价格的变动对模型的影响.关键词线性规划,lingo,灵敏度分析。
一、问题重述与分析营养师要为某些特殊病人拟订一周的菜单,可供选择的蔬菜及其费用和所含营养成分的数量以及这类病人每周所需各种营养成分的最低数量如下表1所示。
有以下规定:一周内所用卷心菜不多于2份,其他蔬菜不多于4份。
问题一:若病人每周需要14份蔬菜,问选用每种蔬菜各多少份,可使生活费用最小.问题二:当市场蔬菜价格发生怎样波动时,所建模型的适用性。
表 1 所需营养和费用营养搭配是一个线性规划问题,在给定蔬菜的情况下,要求菜单所需的营养成分必须达到要求,并在此条件下求出什么样的搭配所花费的费用最少.第一个要求是满足各类营养的充足,根据表中数据列出不等式。
第二要求为问题一中,蔬菜的份数必须为14,第三要求为在一周内,卷心菜不多于2份,其他不多于4份,根据以上条件列出各类蔬菜份数的限定条件,并可表示出费用的表达式.对于第二问,就是价值系数的变化对总费用的影响,模型的适用范围。
三、模型假设第一,假设各蔬菜营养成分保持稳定,满足题干要求。
第二,假设各蔬菜价格在一定时间内保持相对稳定。
第三,假设各类蔬菜供应全部到位,满足所需要求量. 第四,假设所求出最优解时不要求一定为整数。
四、符号约定(1)Z 代表目标函数,此题即为费用。
(2)i c 为价值系数,此题即为每份蔬菜的价格。
下标i 代表蔬菜的种类。
(3)i x 为决策变量,表示各种蔬菜的数量。
(4)i b 为最低限定条件,表示蔬菜最低营养需要。
五、模型建立根据以上各种假设和符号约定,建立模型如下。
所求的值就是min,也就是最优化结果.s 。
2024版lingo解决线性规划问题的程序经典要点
资源分配问题案例
01
问题描述
资源分配问题涉及如何将有限的资源分配给不同的项目或部 门,以实现整体效益最大化的目标。
02 03
Lingo模型构建
在资源分配问题中,决策变量通常表示分配给不同项目或部 门的资源数量。目标函数可以是最大化整体效益或满足特定 目标下的资源分配,约束条件则包括资源总量的限制、项目 或部门的需求限制等。
数据处理能力
Excel在数据处理和表格计算方面 非常强大,而Lingo则更适合处理 复杂的优化问题。
求解规模
对于较小规模的线性规划问题, Excel的规划求解工具可以胜任, 但对于大规模问题,Lingo更具优 势。
扩展性
Lingo可以通过编写程序来解决各 种复杂的优化问题,而Excel则受 限于其内置的函数和工具。
对偶单纯形法
内点法
启发式算法
单纯形法是求解线性规 划问题的经典方法,它 通过迭代的方式在可行 域的顶点上寻找最优解。
对偶单纯形法是单纯形 法的一种改进,它通过 对偶问题的求解来得到 原问题的最优解,适用 于初始基可行解不易找 到的情况。
内点法是一种适用于大 规模线性规划问题的求 解方法,它通过在可行 域内部寻找最优解来避 免单纯形法在迭代过程 中可能出现的退化情况。
Lingo程序编写注意事项
变量命名规范 变量命名应具有描述性,避免使用无意 义的字符或数字组合,以提高代码可读
性和可维护性。 避免重复计算
在循环或迭代过程中,避免重复计算 相同的表达式或值,以减小计算量和
时间复杂度。
注释清晰明了 在关键代码处添加注释,解释代码功 能和实现思路,便于他人理解和修改。
Lingo软件功能与特点
功能丰富
Lingo软件提供了丰富的数学规划求解功能,包括 线性规划、非线性规划、整数规划、二次规划等。 用户可以根据实际问题需求选择合适的求解方法。
(2024年)用Lingo软件编程求解规划问题解决方案
2024/3/26
1
目录
2024/3/26
• 引言 • 规划问题建模 • Lingo软件编程实现 • 规划问题求解与分析 • 案例研究:用Lingo解决实际规划问题 • 总结与展望
2
01
引言
2024/3/26
3
规划问题概述
规划问题定义
规划问题是一类优化问题,旨在 寻找满足一系列约束条件的决策 变量最优解,使得目标函数达到 最优(最大或最小)。
要点三
推动软件升级和普及
Lingo软件作为一款优秀的数学规划 求解工具,未来可以进一步推动其升 级和普及工作。例如,可以增加更多 实用的功能、提高软件的易用性和稳 定性等,以吸引更多的用户使用该软 件解决规划问题。
2024/3/26
29
THANKS
感谢观看
2024/3/26
30
。同时,需要注意Lingo语言的语法和规则,确保模型的正确性和可解
性。
10
03
Lingo软件编程实现
2024/3/26
11
Lingo编程环境介绍
Lingo是一款专门用于求解线性、非线性和整数规划问题的软件,它提供了一个直观易用的编程环境。
Lingo支持多种类型的数学模型,如线性规划、目标规划、整数规划等,并内置了大量的函数和算法, 方便用户快速构建和求解模型。
束条件。
8
数学模型建立
1 2
选择合适的数学模型
根据问题的特点和目标,选择合适的数学模型, 如线性规划、整数规划、非线性规划等。
构建目标函数
根据优化目标,构建目标函数,即问题的优化标 准。
3
构建约束条件方程
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Lingo12软件培训教案Lingo 主要用于求解线性规划,整数规划,非线性规划,V10以上版本可编程。
例1 一个简单的线性规划问题0 ,600 2100350 st.3 2max >=<=+=<<=++=y x y x x y x y x z! 源程序max = 2*x+3*y;[st_1] x+y<350;[st_2] x<100;2*x+y<600; !决策变量黙认为非负; <相当于<=; 大小写不区分当规划问题的规模很大时,需要定义数组(或称为矩阵),以及下标集(set) 下面定义下标集和对应数组的三种方法,效果相同::r1 = r2 = r3, a = b = c.sets :r1/1..3/:a;r2 : b;r3 : c;link2(r1,r2): x;link3(r1,r2,r3): y;endsetsdata :ALPHA = ;a=11 12 13 ;r2 = 1..3;b = 11 12 13;c = 11 12 13;enddata例2 运输问题解: 设决策变量ij x = 第i 个发点到第j 个售点的运货量,i =1,2,…m; j =1,2,…n; 记为ij c =第i 个发点到第j 个售点的运输单价,i =1,2,…m;j =1,2,…n记i s =第i 个发点的产量, i =1,2,…m; 记j d =第j 个售点的需求量, j =1,2,…n. 其中,m = 6; n = 8.设目标函数为总成本,约束条件为(1)产量约束;(2)需求约束。
于是形成如下规划问题:nj m i x n j d xm i s x x c ij j n i ij i mj ij m i nj ij ij ,...,2,1,,...,2,1,0 ,...,2,1,,...,2,1, st.z min 1111==>=<==<==∑∑∑∑====把上述程序翻译成LINGO 语言,编制程序如下:! 源程序model: !6发点8收点运输问题;sets:rows/1..6/: s; !发点的产量限制;cols/1..8/: d; !售点的需求限制;links(rows,cols): c, x; !运输单价,决策运输量; endsets!-------------------------------------;data:s = 60,55,51,43,41,52;d = 35 37 22 32 41 32 43 38;c = 6 2 6 7 4 2 9 54 95 3 8 5 8 25 2 1 9 7 4 3 37 6 7 3 9 2 7 12 3 9 5 7 2 6 55 5 2 2 8 1 4 3;enddata!------------------------------------;min = @sum(links: c*x); !目标函数=运输总成本;@for(rows(i):@sum(cols(j): x(i,j))<=s(i) ); ! 产量约束;@for(cols(j):@sum(rows(i): x(i,j))=d(j) ); !需求约束;end例3把上述程序进行改进,引进运行子模块和打印运算结果的语句:! 源程序model: !6发点8收点运输问题;sets:rows/1..6/: s; !发点的产量限制;cols/1..8/: d; !售点的需求限制;links(rows,cols): c, x; !运输单价,决策运输量; endsets!==================================;data:s = 60,55,51,43,41,52;d = 35 37 22 32 41 32 43 38;c = 6 2 6 7 4 2 9 54 95 3 8 5 8 25 2 1 9 7 4 3 37 6 7 3 9 2 7 12 3 9 5 7 2 6 55 5 2 2 8 1 4 3;enddata!==================================;submodel transfer:min = cost; ! 目标函数极小化;cost = @sum(links: c*x); !目标函数:运输总成本;@for(rows(i):@sum(cols(j): x(i,j)) < s(i) ); ! 产量约束;@for(cols(j):@sum(rows(i): x(i,j)) > d(j) ); !需求约束; endsubmodel!==================================;calc:@solve(transfer); !运行子模块(解线性规划);@divert('');!向.txt文件按自定格式输出数据;@write('最小运输成本=',cost,@newline(1),'最优运输方案x=');@for(rows(i):@write(@newline(1));@writefor(cols(j): ' ',@format(x(i,j),'') ) );@divert(); !关闭输出文件;endcalcend打开文件,内容为:最小运输成本=664最优运输方案x=0 19 0 0 41 0 0 01 0 0 32 0 0 0 00 11 0 0 0 0 40 00 0 0 0 0 5 0 3834 7 0 0 0 0 0 00 0 22 0 0 27 3 0例4 data段的编写技巧(1):从txt文件中读取原始数据 ! 源程序中的data也可以写为:data:s = @file('');d = @file('');c = @file('');enddata其中,的内容为:!程序的数据;!产量约束s= ;60,55,51,43,41,52 ~!需求约束d= ;35 37 22 32 41 32 43 38 ~!运输单价c= ;6 2 67 4 2 9 54 95 3 8 5 8 25 2 1 9 7 4 3 37 6 7 3 9 2 7 12 3 9 5 7 2 6 55 5 2 2 8 1 4 3 ~!注:字符~是数据分割符,若无此符,视所有数据为一个数据块,只赋给一个变量;例5lingo程序的的3种输入和3种输出方法;!的源程序;sets:rows/1..3/: ;cols/1..4/: ;link(rows,cols): a, b, mat1, mat2;endsetsdata:b = 1,2,3,45,6,7,89,10,11,12; !程序内输入;a = @file(''); !外部txt文件输入;mat1 = @ole('d:\lingo12\',mat1); !EXcel文件输入;enddatacalc:@text('') = a; !列向量形式输出数据;@for(link: mat2 = 2*mat1);@ole('d:\lingo12\') = mat2 ;!把mat2输出到xls文件中的同名数据块;!向.txt文件按自定格式输出数据(参照前例);Endcalc例6程序段中的循环和选择结构举例!的源程序;sets:rows/1..5/:;cols/1..3/:;links(rows,cols):d;endsetsdata:d=0 2 34 3 21 3 24 7 22 1 6;enddatacalc:i=1;@while(i#le#5:a = d(i,1);b = d(i,2);c = d(i,3);@ifc(a#eq#0:@write('infeasible!',@newline(1));@elsedelta = b^2-4*a*c;sqrt = @sqrt(@if(delta#ge#0, delta,-delta));@ifc(delta#ge#0:@write('x1=',(-b+sqrt)/2/a,'x2=',(-b-sqrt)/2/a,@newline(1));@else@write('x1=',-b/2/a,'+',sqrt/2/a,'i', 'x2=',-b/2/a,'-',sqrt/2/a,'i',@newline(1));););i=i+1;);endcalc本程序中的循环结构也可以用@for(rows(i): 程序体);进行计算。
例7指派问题(n人n任务费用最小)解: 设决策变量ij x =1或0, 表示第i 个人是否完成第j 项任务,i,j =1,2,…n; 记ij c =第i 个人完成第j 项任务的费用,i,j =1,2,…n; n =6.设目标函数为总费用,约束条件为(1)每人只完成一项任务;(2)每项任务只由一人完成。
于是形成如下规划问题:nj n i x nj xn i x x c ij n i ij nj ij n i nj ij ij ,...,2,1,,...,2,1,10 ,...,2,1,1,...,2,1,1 st.z min 1111========∑∑∑∑====或 !的源程序;model : !6人6任务指派问题;sets :rows/1..6/: ; !6人6任务;links(rows,rows): c, x; !费用和决策变量;endsets!-------------------------------------;data :c = 6 2 6 7 4 24 95 3 8 55 2 1 9 7 47 6 7 3 9 22 3 9 5 7 25 5 2 2 8 1;enddata!==================================;submodel appointment:min = cost; ! 目标函数极小化;cost = @sum (links: c*x); !目标函数:总费用;@for (rows(i):@sum (rows(j): x(i,j)) = 1 ); !每人完成一项 ;@for (rows(j):@sum (rows(i): x(i,j))= 1 ); !每项由一人完成;@for(links: @bin(x)); !0-1变量约束;endsubmodelsubmodel binVar:@for(links: @bin(x)); !0-1变量约束;endsubmodel!==================================;calc:@solve(appointment,binVar); !运行子模块(解线性规划);@divert('');!向.txt文件按自定格式输出数据;@write('最小指派费用=',cost,@newline(1),'分配方案x=');@for(rows(i):@write(@newline(1));@writefor(rows(j): ' ',@format(x(i,j),'') ) );@divert(); !关闭输出文件;endcalcend例8多目标规划转化为单目标规划问题举例把上述运输问题稍加修改,考虑到运输量可以要取整数,就变成整数规划问题,而且运输问题除了成本最小一个目标以外,有时也要考虑各发点的运输量尽量均衡作为另一个目标。