整數規劃

整數規劃

數學專業術語
若在線性規劃模型中,變量限制為整數,則稱為整數線性規劃[1]。所流行的求解整數規劃的方法往往隻适用于整數線性規劃。一類要求問題的解中的全部或一部分變量為整數的數學規劃。從約束條件的構成又可細分為線性,二次和非線性的整數規劃。
    中文名:整數規劃 适用領域:數學、運籌學 定義:線性模型中,變量限制為整數 舉例:0-1規劃

簡介

定義為在線性規劃問題中,有些最優解可能是分數或小數,但對于某些具體問題,常要求某些變量的解必須是整數。例如,當變量代表的是機器的台數,工作的人數或裝貨的車數等。

為了滿足整數的要求,初看起來似乎隻要把已得的非整數解舍入化整就可以了。實際上化整後的數不見得是可行解和最優解,所以應該有特殊的方法來求解整數規劃。在整數規劃中,如果所有變量都限制為整數,則稱為純整數規劃;如果僅一部分變量限制為整數,則稱為混合整數規劃。整數規劃的一種特殊情形是01規劃,它的變數僅限于0或1。不同于線性規劃問題,整數和01規劃問題至今尚未找到一般的多項式解法。

組合最優化

組合最優化通常都可表述為整數規劃問題。兩者都是在有限個可供選擇的方案中,尋找滿足一定約束的最好方案。有許多典型的問題反映整數規劃的廣泛背景。例如,背袋(或裝載)問題、固定費用問題、和睦探險隊問題(組合學的對集問題)、有效探險隊問題(組合學的複蓋問題)、旅行推銷員問題,車輛路徑問題等。因此整數規劃的應用範圍也是極其廣泛的。它不僅在工業和工程設計和科學研究方面有許多應用,而且在計算機設計、系統可靠性、編碼和經濟分析等方面也有新的應用。

介紹

整數規劃是從1958年由R.E.戈莫裡提出割平面法之後形成獨立分支的,30多年來發展出很多方法解決各種問題。解整數規劃最典型的做法是逐步生成一個相關的問題,稱它是原問題的衍生問題。對每個衍生問題又伴随一個比它更易于求解的松弛問題(衍生問題稱為松弛問題的源問題)。

通過松弛問題的解來确定它的源問題的歸宿,即源問題應被舍棄,還是再生成一個或多個它本身的衍生問題來替代它。随即,再選擇一個尚未被舍棄的或替代的原問題的衍生問題,重複以上步驟直至不再剩有未解決的衍生問題為止。現今比較成功又流行的方法是分支定界法和割平面法,它們都是在上述框架下形成的。

0—1規劃

0—1規劃在整數規劃中占有重要地位,一方面因為許多實際問題,例如指派問題、選地問題、送貨問題都可歸結為此類規劃,另一方面任何有界變量的整數規劃都與0—1規劃等價,用0—1規劃方法還可以把多種非線性規劃問題表示成整數規劃問題,所以不少人緻力于這個方向的研究。求解0—1規劃的常用方法是分枝定界法,對各種特殊問題還有一些特殊方法,例如求解指派問題用匈牙利方法就比較方便。

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