第1节 整数线性规划问题的提出
(1)用分支定界法求解整数线性规划(最大化)问题的步骤为:
将要求解的整数线性规划问题称为问题A,
将与它相应的线性规划问题称为问题B。
(1) 解问题B,可能得到以下情况之一。
① B没有可行解,这时A也没有可行解,则停止。
② B有最优解,并符合问题A的整数条件,B的最优解即为A的最优解,则停止。
③ B有最优解,但不符合问题A的整数条件,记它的目标函数值为
(2) 用观察法找问题A的一个整数可行解,一般可取xj=0,j=1,…,n,试探,求得其目标函数值,以z*表示问题A的最优目标函数值;这时有进行迭代
第一步:分支,在B的最优解中任选一个不符合整数条件的变量xj,其值为bj,以[bj]表示小于bj的最大整数。构造两个约束条件:xj≤[bj]和xj≥[bj]+1。将这两个约束条件,分别加入问题B,求两个后继规划问题B1和B2。不考虑整数条件求解这两个后继问题定界,以每个后继问题为一分支标明求解的结果,与其他问题的解的结果中,找出最优目标函数值最大者作为新的上界。从已符合整数条件的各分支中,找出目标函数值为最大者作为新的下界,若无可行解,
第二步:比较与剪支,各分支的最优目标函数中若有小于 者,则剪掉这支(用打×表示),即以后不再考虑了。若大于 ,且不符合整数条件,则重复第一步骤。一直到最后得到z*为止,得最优整数解xj*,j=1,…,n。用分支定界法可解纯整数线性规划问题和混合整数线性规划问题。它比穷举法优越。因为它仅在一部分可行解的整数解中寻求最优解,计算量比穷举法小。若变量数目很大,其计算工作量也是相当可观的。
第3节 割平面解法
整数线性规划问题的可行域是整数点集(或称格点集),割平面解法的思路是:首先不考虑变量xi是整数这一条件,仍然是用解线性规划的方法去解整数线性规划问题,若得到非整数的最优解,然后增加能割去非整数解的线性约束条件(或称为割平面)使得由原可行域中切割掉一部分,这部分只包含非整数解,但没有切割掉任何整数可行解。这个方法就是指出怎样找到适当的割平面(不见得一次就找到),使切割后最终得到这样的可行域,它的一个有整数坐标的极点恰好是问题的最优解。这个方法是R.E.Gomory提出来的,所以又称为Gomory的割平面法。
现把求一个切割方程的步骤归纳为:
(1) 令xi是相应线性规划最优解中为分数值的一个基变量,由单纯形表的最终表得到
(2) 将bi和αik都分解成整数部分N与非负真分数f之和,即:bi=Ni+fi,其中0<fi<1,αik=Nik+fik,其中0≤fik<1,而N表示不超过b的最大整数。
(3) 现在提出变量(包括松弛变量,参阅例3的注)为整数的条件(当然还有非负的条件).
第4节 0-1型整数线性规划
4.1 引入0-1变量的实际问题
1. 投资场所的选定——相互排斥的计划
2. 相互排斥的约束条件
3. 关于固定费用的问题
4.2 0-1型整数线性规划的解法
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