理论教育 动态规划解决装卸货问题

动态规划解决装卸货问题

时间:2023-05-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:设Xk表示第k种货物的装入数量,则装货问题可表示为约束条件为可以用动态规划思想求解上述问题,即把每装入一件货物作为一个阶段,把装货问题转化为动态规划问题。由于装入货物的先后次序不影响最优解,所以求解过程可从第一阶段开始,由前向后逐步进行。当X4=1时,即第四种物品装入1件。表6-8中第3列数字表示其余种类货物的载质量。③X1=0,X2=0,X3=2,X4=0装载质量为f=2×4=8t这三组解,都使装载质量达到汽车的最大载质量。

动态规划解决装卸货问题

设车辆的载质量上限为G,可用于运送n种不同的货物,货物的质量分别为W1W2,…,Wn。每种货物分别对应一个价值系数,用P1P2,…,Pn表示(可用货物价值、运费或质量等指标表示)。设Xk表示第k种货物的装入数量,则装货问题可表示为

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约束条件为

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可以用动态规划思想求解上述问题,即把每装入一件货物作为一个阶段,把装货问题转化为动态规划问题。动态规划问题求解过程是从最后一个阶段开始由后向前推进。由于装入货物的先后次序不影响最优解,所以求解过程可从第一阶段开始,由前向后逐步进行。具体步骤为:

第一步,装入第一种货物X1件,其最大价值为

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其中,0<X1<[G/W1],方括号表示取整数。

第二步,装入第二种货物X2件,其最大价值为

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其中,0<X2<[G/W2]。

第三步,装入第三种货物X3件,其最大价值为

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其中,0<X3<[G/W3]。

……

n步,装入第n种货物Xn件,其最大价值为

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其中,0<Xn<[G/Wn]。

例:载质量为8t的载货汽车,运输四种机电产品,其质量分别为3t、3t、4t、5t,见表6-4,试问如何配装才能充分利用货车的运载能力?

表6-4 四种货物的质量和价值系数

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注:本例中的价值系数即货物质量。(www.daowen.com)

解:按上述方法,分成四个阶段进行求解,计算结果列成四个表格,见表6-5至表6-8。

表6-5 第一阶段计算表

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表6-6 第二阶段计算表

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表6-7 第三阶段计算表

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表6-8 第四阶段计算表

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寻找最优解方案的次序与计算顺序相反,由第四阶段到第一阶段进行。

在第四阶段计算表6-8中,价值(本例为载质量)最大值f4W)=8t,对应两组数据,其中,一组中X4=0,另一组中X4=1。

X4=1时,即第四种物品装入1件。表6-8中第3列数字表示其余种类货物的载质量。当X4=1时,其他三种货物装载质量为3t;按相反方向,在第三阶段计算表6-7中,查W=3t时得装载质量最大值f3W)=3t对应X3=0,查表6-7中第3列数字,当W=3t,X3=0时,其余两类货物装入质量为3t;在第二阶段计算表6-6中,查W=3t,f2W)=3t,对应两组数据:X2=0或X2=1,其余量为3t或0t,即其他(第一种)货物装入量为3t或0t;再查第一阶段计算表6-5,当W=3t时,X1=1;当W=0t时,X1=0。

因此得到两组最优解:

X1=1,X2=0,X3=0,X4=1

X1=0,X2=1,X3=0,X4=1

装载质量为fX)=1×3+1×5=8t

X4=0,则余项W-W4X4=8t;在第三阶段计算表3-6中,查W=8t一栏,f3W)=8t对应X3=2,因此得到第3组最优解。

X1=0,X2=0,X3=2,X4=0

装载质量为fX)=2×4=8t

这三组解,都使装载质量达到汽车的最大载质量。

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