理论教育 初始运输方案的最优性判别方法及检验数求解

初始运输方案的最优性判别方法及检验数求解

时间:2023-06-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:判断初始运输方案是否为最优方案,仍然是用检验数来判别。求λ11时,找出x11的闭回路{x11,x31,x33,x13}对应的运价为{c11,c31,c33,c13},将正负号交替标在各个运价处得到{+c11,-c31,+c33,-c13},求和得到:λ11=9-6+9-9=3同理可求出其他非基变量的检验数为:λ12=12-3+7-9=7λ21=7-6+9-7=3λ24=7-6+9-7=3λ32=5-9+7-3=0λ34=11-6+9-9=5所有的λij≥0,说明这组基本可行解是最优解。由于λ32=0,由第1章可知该问题具有多重最优解。 用位势法求例4.5给出的初始基本可行解的检验数。

初始运输方案的最优性判别方法及检验数求解

判断初始运输方案是否为最优方案,仍然是用检验数来判别。因运输问题的目标函数都是求最小值,所以当所有检验数λij≥0时,运输方案最优,否则,再改进当前的运输方案。下面介绍求检验数的两种方法:闭回路法和位势法。

1.闭回路法

这种方法求非基变量检验数的步骤为:

1)在基本可行解矩阵中,以该非基变量为起点,以基变量为其他顶点,找一条闭回路。

2)由起点开始,分别在顶点上交替标上代数符号+、-、+、-、…-。

3)用代数符号乘以相应的运价,代数和即为检验数。

【例4.5】 求下列运输问题的一个初始基本可行解及其检验数。矩阵中的元素为运价,右边的元素为产量,下方的元素为销量。

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解 用最小元素法得到下列一组基本可行解为:

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矩阵中打“×”的位置是非基变量,其余是基变量,这里只求非基变量的检验数。

λ11时,找出x11的闭回路{x11x31x33x13}对应的运价为{c11c31c33c13},将正负号交替标在各个运价处得到{+c11,-c31,+c33,-c13},求和得到:

λ11=9-6+9-9=3

同理可求出其他非基变量的检验数为:

λ12=12-3+7-9=7

λ21=7-6+9-7=3

λ24=7-6+9-7=3

λ32=5-9+7-3=0

λ34=11-6+9-9=5

所有的λij≥0(i=1,2,3;j=1,2,3,4),说明这组基本可行解是最优解。由于λ32=0,由第1章可知该问题具有多重最优解。

下面介绍一下检验数的经济含义。假设给出初始基本可行解的表4-5中的x11不是非基变量,将x11增加一个单位变为x11=1,为了保持产销平衡,应该使x13减少一个单位,x23增加一个单位,x21减少一个单位,即构成了以非基变量x11为起点,基变量x13x23x21为其他顶点的闭回路。总运费的变化量ΔZ=3-3+2-1-1=λ11,所以λ11的含义就是当x11增加一个单位后总运费的变化量ΔZ

由检验数的经济含义可知,当所有非基变量的检验数都大于零时,说明不能增加任何非基变量的值,即不能将非基变量换入基变量,否则总费用增加,这时的基本可行解就是最优解;当某个非基变量的检验数λlk<0时,说明可以增加xlk的值使总运费下降,这时的基本可行解不是最优解,需要对运输方案进行调整。

只要求得的基变量是正确的,且为m+n-1个,则某个非基变量的闭回路存在且唯一,相应的检验数也就唯一。(www.daowen.com)

2.位势法

闭回路法计算各个空格检验数时需要找出对应的闭回路,这使得在运输问题比较大时计算量很大。下面介绍较为简便的方法——位势法。

位势法求检验数是根据对偶理论推导出来的,设平衡运输问题为:

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设前m个约束对应的对偶变量为uii=1,2,…,m),后n个约束对应的对偶变量为vjj=1,2,…,n),则对偶问题为:

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加入松弛变量978-7-111-46552-2-Chapter04-36.jpg将约束变换为等式:

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令原问题基变量XB的下标集合为B,原问题xij的检验数是对偶问题的松弛变量xij,所以有:

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由于基变量的检验数为0,所以有:

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一般令u1=0,先利用式(4-3)求得uivj的一组解,再利用式(4-2)求得非基变量的检验数。uivj为运输问题关于基变量组{xij}的对偶解,或称位势(ui为行位势,vj为列位势)。不同基变量组{xij}的取值不同,得到不同的位势,uivj具有无穷多组解,但对同一组基变量来说,所得的检验数是唯一的并与闭回路法求得的检验数相同。

【例4.6】 用位势法求例4.5给出的初始基本可行解的检验数。

解 求位势u1u2u3v1v2v3v4,其中cij是基变量对应的运价,基变量共有6个,因此有6个等式方程:

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u1=0,得到位势的解为:

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由公式λij=cij-(ui+vj)求出非基变量的检验数为:

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计算结果与例4.5相同。

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