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运筹学课件 第六章-整数规划3

运筹学课件 第六章-整数规划3

物品 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
体积 200 350 500 430 320 120 700 420 250 100
价格 15 45 100 70 50 75 200 90 20 30
设变量xij为第i个物品是否放在第j个包裹中
xij 1,0; i 1,2...,17, j 1,2,3
• 保证需求约束
x11 + x21 + x31 = 450 x12 + x22 + x32 = 275 x13 + x23 + x33 = 300 x14 + x24 + x34 = 350
} 项目1 } 项目2 } 项目3 } 项目4
最大供应量 525 450 550
约束条件:
厂家1一旦向某项目供应水泥,其至少供应量为150。 厂家2对单个项目供应量超过200吨的项目数不大于1。总产量=450 厂家3仅接受 200, 400, 和 550 吨这三个规格的货单。
1 中锋 1.93 2 中锋 1.91 3 前锋 1.87 4 前锋 1.86 5 后卫 1.80 6 后卫 1.85
配送计划模型
• 某建筑公司为完成4个工程项目,需要从3个厂家购买水泥,有关成
本如下
厂家1 厂家2 厂家3 需求量(吨)
项目1 $120 $100 $140 450
水泥的吨运费
项目2 $115 $150 $95 275
xi
0, 不携带第i件物品 1, 携带第i件物品 (i
1,2,, m)
m
max z ci xi i 1
m

ai xi
a
st.
i 1 m
bi

数据、模型与决策 第四章 整数规划ppt课件

数据、模型与决策 第四章 整数规划ppt课件
性规划,也称为全整数线性规划。 • 混合整数线性规划 • 决策变量中的一部分必需取整数值,
而其他的可以不取整数值的整数线性规 划。 • 0-1型整数线性规划 • 决策变量只能取0或1的整数线性规
4.1.3 建立整数规划模型
• 实例分析: • 一家电子厂消费两种产品A1和A2,
需经过三道工序加工:B1,B2,B 3。单件加工利润以及各工时每周限额 如表所示。应该如何安排消费才干获得 最大利润?
• 最后求得最优解为 A=4,B=1, 目的函数为14。
问题二上 界14.5下界
13
松弛问
题上界 14.75下 界13
问题三上界 13.5下界13
问题四 A=3B=2Z=13
问题五 A=4B=1Z=14
• 利用分枝定界法求解整数规划问题的步 骤:
• 第一步:求解相应的线性规划问题,并 确定目的函数值的上下界。
4.4.2 0-1规划的解题过程
• 实例分析: • AK公司预备开发几种新产品,该公司的四个
工程小组分别都提出了各自的方案,但是由于 公司的投资金额有限,不能对一切工程进展投 资,必需在其中作出选择。表4-5列出了各 个工程对于资金、任务人员以及将会产生的净 现值的情况。总的投资额为1100万元,可 以调用的任务人员一共有22人。关于投资的 工程,还有一个附加条件,即工程1和工程4 由于某些缘由不得同时投资。应该如何挑选投 资工程?
工程
产品
A
〔件〕
1
A 产品 〔件〕 2
工时限额 〔小时/周〕
工序B1 0.4 0.5 200
工序B2 0.4 0.3 180
工序B3 0.3 0.2 120
利润〔元/件〕 30 28 --
解题过程:

excel建模整数规划PPT课件

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900 900 1300 1300 1700 1700 1700 1900 1900
6.3.2 辅助0-1变量
第6章 整数规划
在例6.2中,每个0-1变量表示一个是非决策, 这些变量也称为0-1决策变量。除了这些0-1决 策变量,有时还引入其他一些0-1变量以帮助 建立模型。辅助0-1变量,是引入模型的附加 0-1变量,不代表一个是非决策,仅仅是为了 方便建立纯的或混合的0-1整数规划模型。
x
2
12
3
x
1
2 x2
18
s.t. x1 M y1
x
2
M y2
x1, x2 0 且 为 整 数
y1 ,
y2
0,1
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6.3.2 辅助0-1变量
固定成本问题
在一般情况下,产品的成本是由固定成本和可变成 本两部分组成。固定成本是指在固定投入要素上的 支出,它不受产量影响,例如厂房和设备的租金、 贷款利息、管理费用等;可变成本是指在可变投入 要素上的支出,它是随着产量变化而变化的成本, 例如原材料费用、生产工人的工资、销售佣金等。
通常,变动成本和产量成正比,所以可以用下面的 表达式来代表某一产品的总成本
第6章 整数规划
实用运筹学 -运用Excel建模和求解
第6章 整数规划
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本章内容要点
第6章 整数规划
整数规划的基本概念 整数规划问题的建模与应用
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本章节内容
解:
(1)决策变量
设小型飞机与大型飞机的购买

第六章整数规划资料.

第六章整数规划资料.

一、问题的提出
在现实生活中我们经常遇到一些决策变量需要取 整数才有实际意义的问题,例如产品数量、工人人 数、设备台数、股票手数等等,还会经常遇到由一 系列相关的“是或否”的选择组成的决策问题,决 策变量只能有两个取值0或1(0-1变量)比如在被选 方案中进行项目决策、投资决策和设施决策等。下 面我们看一个例子 。
二、基本思想:如果松弛问题有非整数最优解,则 构造一个线性约束,即割平面,增加到松弛问题 中,借此割掉包含此非整数最优解,但不含任何 整数可行解的一部分可行域。不断重复此过程, 直至松弛问题的最优解是整数解,此解恰好是原 整数规划问题的最优解。
三、基本性质: 1. 非整数最优解不满足割平面约束,从而保证算法的
35
x1, x2为整数
其中第四个约束称为整数规划问题的整数性约束。
二、数学模型的一般形式
n
max(min) z cj xj j 1
(P)
n
aij x j (, ) bi ,
i 1, 2,
,m
s.t.
j 1
x j 0, j 1, 2,
,n
(1) (2)
x
j全部或部分为整数,j
1,
2,
,n
(3)
其中(1)是m个线性约束,(2)是非负要求,(3)是整
数性约束,若去掉整数性约束,则(P)就成为一个线性规划
模型,称之为(P)的(线性)松弛问题,记作(R)。松
弛问题(R)是线性规划问题,可以用单纯性法很容易地求
出最优解。
三、解的特点和求解思想
➢ 整数规划与线性规划在模型上的唯一区别在于决策变量是否取整数。 当可行域有界时,整数规划问题可行解的个数有限。然而可行解个数 有可能会是天文数字,性能最高的计算机也不能胜任用简单枚举法求 解50个变量以上的整数规划问题。

6第六章 整数规划(3-4节)

6第六章 整数规划(3-4节)

max z 7 x1 9 x 2 6 x1 3 x 2 x 3 x 4 35 7 x1 x 2 x 、x 0, 整 数 1 2
x 3 6 x1 3 x 2 x 4 35 7 x1 x 2
第36页
将上式代入割平面约束:
优解为止。
第2页
一、割平面的概念
通过举例来阐述割平面的概念 。
例:
maxz 7 x1 9 x 2 x1 3 x 2 6 7 x1 x 2 35 x 、x 0, 整 数 1 2
第3页
x1
C 3
2 D
B A 4
5
7
x2
可行域:ABCD
1 1 最优解:C点,其坐标为 ( x1 , x2 ) (4 ,3 ) 2 2
第27页
解:(1)利用单纯型法求解原问题的松弛问题 B :
cj
CB XB b
7
x1
9
x2
0
x3
0
x4
θi
9
7
x2
x1
7/2
9/2
0
1
1
0
7/22
-1/22
1/22
3/22
c j– z j
0
0
-28/11 -15/11
第28页
(2)构造割平面约束 x1 = 9/2 = 4 + 1/2 x2 = 7/2 = 3 + 1/2
N
4
5
7
x2 Q
割去的部分 EFGCE 中不包含任何整数解。
第6页
新增加的线性约束条件切割掉了原问题可行域的一
部分,但该可行域内不包含任何整数可行解,所有

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可行解的凸组合不一定满足整数要求,因而不一定
仍为可行解)。
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第13页
产生问题:利用对松弛问题的最优解中不符合整
数要求的分量简单地取整,是否能得出整数规划
问题的最优解呢?
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第14页
3. 对松弛问题的最优解中不符合整数要求的分量简 单地取整,所得到的问题解:
不一定是整数线性规划问题的最优解。
θi
CB XB
b
x1 x2
x3
x4
x5
x6
6 x2 88/23 0 1 4/23 -3/23 0 0
5 x1 72/23 1 0 -3/23 8/23 0 0
-M x6 4 1 0 0 0 -1 1
c j– z j
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第43页
将 x1 的系数列向量变为单位向量,并计算检验数
cj
5
CB XB
第8页
整数线性规划
松弛问题
n
max( 或 min) z c j x j j1
n
a ij x j ( 或 , )b i , i 1 ,..., m
j1 x j 0 , j 1 ,..., n
x
1
,...,
x n中部分或全部取整数
n
max( 或 min) z c j x j j1
甚至也不一定是整数线性规划问题的可行解。
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第15页
例:
mz a 2 xx 0 1 1x 0 2
5 x 1 4 x 2 24
2 x
x
1
1
,
x2
5x
2
0
13
x 1 , x 2 整 数

整数规划PPT课件

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混合整数规划
总结词
混合整数规划是同时包含连续变量和整数变量的规划问题。
详细描述
混合整数规划问题在数学上表示为在一定的约束条件下,求一组连续变量和整数变量的函数的最优解 。这类问题在现实生活中应用广泛,如生产计划、物流优化、金融投资等。求解混合整数规划问题需 要同时考虑连续变量和整数变量的特性,通常需要使用特殊的算法进行求解。
通过不断分割解空间并确 定可行解的范围,逐步逼 近最优解。
割平面法
通过添加割平面方程来不 断缩小解空间,直到找到 最优解。
迭代优化法
通过迭代优化算法不断逼 近最优解,适用于大规模 整数规划问题。
02 整数规划问题建模
线性整数规划
总结词
线性整数规划是整数规划的一种,其目标函数和约束条件都是线性函数,且决 策变量都是整数。
装箱问题
总结词
装箱问题是一个经典的整数规划问题, 旨在确定如何将一组物品装入有限容 量的容器中,以最小化装载成本。
详细描述
装箱问题需要考虑物品的尺寸、重量、价值 等多个因素,通过整数规划的方法,可以确 定最佳的装箱方案,包括每个容器的装载物 品和数量等,从而实现装载成本最小化。
THANKS FOR WATCHING
遗传算法
要点一
总结词
一种基于生物进化原理的优化算法
要点二
详细描述
遗传算法是一种模拟生物进化过程的优化算法,通过选择 、交叉和变异等操作来逼近最优解。在整数规划问题中, 遗传算法将决策变量编码为染色体,通过不断进化染色体 群体来寻找满足整数约束的解。遗传算法具有全局搜索能 力强、能够处理多约束和离散变量等优点,因此在整数规 划问题中得到了广泛应用。
整数规划ppt课件
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整数规划 PPT课件

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设xj为列车上装载pj的数量,则xj必为非负整数,根据该n货a船jx j最大b 可承载b吨货
物可知所有集装箱的重量之和必须b,故有约束条件:
j1 n
f
cjxj
j1
由对每个j种货物收费为cj,可知载货的总收入为:
n
该例的目标即使得目标函数f最m大ax化。f 综合i 1上cj述x j 分析可得如下整数规划问题:
第11页/共82页
求解整数规划的理论基础
• 利用分解技术求解整数规划中的几个概念
• 分解
对于整数规划问题P,令F (P)表示P的m 可行域。对问题 P的子问题 P1, …, Pm,若满足下述条件: i 1 F(Pi ) F(P)
F(Pi ) F(Pj )
(1 i m,1 j m, i j)
则称P问题被分解成为子问题P1, …, Pm之和,最常用的方法就是两分法,例如若xj是P的0-1变量, 则问题P可以按照条件xj=0和xj=1分解成两个问题之和。
• 求解思路 • 由上述分析可知,舍入法一般是不可取的,当然如果对应线性规划的最优解恰好满足整数要求,则该 解也是整数规划的最优解,那么何时才能满足此要求呢?我们直接给出一个结论: 假设由整数规划问题除去整数要求之后得到的线性规划标准型中,等式约束个数等于决策变量个 数(m=n),则此时的等式约束构成一个线性方程组Ax=b,如果det(A) = 1或-1,则解x一定是整数 向量,当然这种情况在解决实际问题的过程中一般还是比较少见的。 • 对于整数规划问题的解法,一般有利用分解技术的算法和不利用分解技术的算法 • 利用分解技术的算法有分枝定界法和针对0-1规划的隐枚举法 • 不利用分解技术的算法为割平面法和群论方法 • 针对特定的问题还有特定的简化方法,例如求解分派问题的匈牙利方法,等等。

运筹学-4-整数规划ppt课件

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.
8
第四章 整数规划 0-1规划
解:设xi
1 0
带第 i件物品
不带第 i件物品 数学模型:
Z表示所带物品的总价值
m
Z ci 带第i件
ci xi
i 1
m
携带物品的总重量 bi x i
i 1
m
max Z ci xi
m i1
s.t
i1
bi xi
b
xi 0,1,
i 1, 2, m
i1
1, 2,..., m
i1
s.t. xij bj j 1, 2 , n
i1
xij
0
,
yi 0,1
混合型整数规划
.
11
第四章 整数规划
例 工厂A1和A2生产某种物资。由于该种物资供不应求,故需要再 建一家工厂。相应的建厂方案有A3和A4两个。这种物资的需求地有 B1,B2,B3,B4四个。各工厂年生产能力、各地年需求量、各厂至各需 求地的单位物资运费cij,见下表:
.
10
第四章 整数规划
解:设 xij表示A 工 i运厂 往B 商 j的店 运量
m
n
则总运费为
c ij x ij
i1 j 1
数学模型:
mn
m
设yi
1 0
则总建厂费为
在第 i个地点建m厂in Z
不在第 i个地点建厂 n
m
fi yi
j1 m
xij
i1
j
ai
1
yi
cij xij
i
fi yi
1 若 建 工 厂 yi 0 若 不 建 工 厂(i3,4)
再设xij为由Ai运往Bj的物资数量,单位为千吨;z表示总费用, 单位万元。

整数规划教学课件PPT_OK

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X (0) (b1,b2 ,,br,,bm ,0,,0)T 目标函数最优值为Z(0).其中bi(i 1,2,, m)不全为整数
19
2、定界:
记( IP )的目标函数最优值为Z* ,以Z(0) 作为Z* 的上
界,记为 Z = Z(0) 。再用观察法找一个整数可行解 X′,
并以其相应的目标函数值 Z′作为Z* 的下界,记为Z= Z′,
可能得到以下情况之一:
⑴.若( LP )没有可行解,则( IP )也没有可行解,停止
计算。
⑵.若( LP )有最优解,并符合( IP )的整数条件,则 ( LP )的最优解即为( IP )的最优解,停止计算。
⑶.若( LP )有最优解,但不符合( IP )的整数条件,转 入下一步。为讨论方便,设( LP )的最优解为:
x1=3/2, x2 = 10/3
x2

且有Z = 29/6
3
现求整数解(最优解):
如用“舍入取整法”可得
到4个点即(1,3) (2,
3)(1,4)(2,4)。显然,它
们都不可能是整数规划的
最优解。

(3/2,10/3)
3
x1
按整数规划约束条件,其可行解肯定在线性规划问题 的可行域内且为整数点。故整数规划问题的可行解集 是一个有限集,如图所示。
也可以令Z=-∞,则有: Z ≤ Z* ≤
Z
3、分枝:
在( LP )的最优解 X(0)中,任选一个不符合整数条件
的变量,例如xr=br( 不为整数),以 b表r 示不超过
b的r 最大整数。构造两个约束条件
xr≤
和brxr≥ +1br
20
将这两个约束条件分别加入问题( IP ) ,形成两个子 问题( IP1)和( IP2 ) ,再解这两个问题的松弛问题( LP1) 和( LP2) 。

整数规划 PPT

整数规划 PPT

如此我们建立如下的决策变量:
第1年
第2年
第3年 第4年 第5年
A
x1A
B
C
D
x1D
x2A
x3A
x3B
x2C=20000y2C
x2D
x3D
x4A
x4D
x5D
15
感谢您的聆听!
其中前4项为固定投资额,后面的项为运输费用。 s、t、 x11+ x12+ x13 ≤ 30 ( A1 厂的产量限制)
x21+ x22+ x23 ≤ 10y2 ( A2 厂的产量限制) x31+ x32+ x33 ≤ 20y3 ( A3 厂的产量限制) x41+ x42+ x43 ≤ 30y4 ( A4 厂的产量限制) x51+ x52+ x53 ≤ 40y5 ( A5 厂的产量限制) x11+ x21+ x31+ x41 + x51 = 30 ( B1 销地的限制) x12+ x22+ x32+ x42 + x52 = 20 ( B2 销地的限制) x13+ x23+ x33+ x43 + x53 = 20 ( B3 销地的限制) xij ≥0,i = 1,2,3,4,5; j = 1,2,3, yk 为0--1变量,k =2,3,x2 = 2 x3 = 2
用《管理运筹学》软件求解得: x1 = 4 x2 = 1、25 x3 = 1 z = 16、25
5
§2 整数规划的应用
一、投资场所的选择
例4:京成畜产品公司计划在市区的东、西、南、北四区建立销售门 市部,拟议中有10个位置 Aj (j=1,2,3,…,10)可供选择,考虑到各地区居民的 消费水平及居民居住密集度,规定:

运筹学第三章 整数规划PPT课件

运筹学第三章 整数规划PPT课件

(一)
问题(1)
X1=2, x2=2.67
Z=83.3
x2≤2
x2≥3
问题(0) X1=2.5, x2=2.5
问题(0)的原问题 的目标函数值
上界为:Z^=87.5 下界为:Z=0
Z=87.5
x1≤2
x1≥3
(二)
问题(2)的原问题 的目标函数值
上界为:Z^=80 下界为:Z=75
问题(2)
X1=3, x2=1.75
20
1 11/14 4 2/7 0
检验数zj-cj
0
0
1 11/14 4 2/7 0
15
x1 2
1
0
0
20
x2 2 2/3 0
1
0
0
x5 2 1/3 0
0
1
zj
15
20
0
检验数zj-cj
0
0
0
27.11.2020
问题1求解的单纯形表
《整数规划》
0 1/3
-1 1/3 6 2/3
6 2/3
1 - 1/3 -4 2/3 8 1/3
原问题的松弛问题
max Z 15 x1 20 x 2
6 x1 4 x 2 25
x
1
3x2
10
x 1 0 , x 2 0
注:此松弛问题的最优目标值为原整数规划问题目标值的上界
原问题目标值的上界为Z^=87.5 下界可定为Z=0
27.11.2020
《整数规划》
10
CB 0 0
cj
问题(5)的原问题 的目标函数值 上界为:Z^=72.5 下界为:
问题(6) 无可行解
25

第6章-整数规划 ppt课件

第6章-整数规划  ppt课件
13
ppt课件
14
ppt课件
莫高瑞割平面法
• 割平面法,即通过添加约束条件,逐步切割可行区域的边角 余料,让其整数解逐步的露到边界或顶点上来,只要整数解 能曝露到顶点上来,则就可以利用单纯形法求出来。
• 关键是通过添加什么样的约束条件,既能让整数解往边界露, 同时又不要切去整数解,这个条件就是Gomory约束条件。
数值等于z的A的那个整数可行解;否则进行第四步。
10
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第四步:在B的最优解中任选一个(或最远离整数要求的变量),不妨 设此变量为xj,以[bj]表示小于bj的最大整数,构造以下两个约束条件,并 加入问题B,得到B的两个分枝B1和B2。
xj ≤[bj]和xj ≥ [bj]+1
第五步:求解B1和B2 。修改A问题的最优目标函数值z*的上下界,z 和 z。
4. 再求解这些子区域上的线性规划问题。
5. 不断缩小整数规划上下界的距离,最后得整数规划的最优解。
9
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用分枝定界法求解目标函数值最大的整数规划的步骤,我们将求解的整数规划 z 问题称为A,将与其相对应的线性规划问题称为பைடு நூலகம்:
第一步:求解问题B,可得以下情况之一:
1.B没有可行解,则A也没有可行解,求解过程停止。
1/ 2x2 2 / 3x3 x5 1/ 2
例6-5 19
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6.3 0-1规划
0 1型整数规划是整数规划中的特殊情形,它的变量x j 仅取值 0 或 1。这时x j 称为0 1变量,或称二进制变量。 0-1规划的分支定界法
引入0-1变量的实际问题 ①双态变量的归一化(变量) ②不相容约束的归一化(约束条件) ③分段线性函数的归一化(目标函数)
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