理论教育 整数规划模型求解分析|运筹学

整数规划模型求解分析|运筹学

时间:2023-11-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:表7.1设x1为A产品的产量,x2为B产品的产量,线性规划模型如下:针对上例,首先不考虑整数约束的条件,使用单纯形法求出的最优解为x1=4.8,x2=0,对应的目标函数值z=96。

整数规划模型求解分析|运筹学

整数规划模型求解的一般思路是,先不考虑整数约束进行求解,而是把这个解凑整,然后估计一下凑整后的解使目标函数值损失的上限或下限,如果目标函数值损失不大,就可以用凑整后的解作为考虑整数约束时的最优解。

初看起来,为了满足最优解必须是整数的要求,只要把线性规划带小数的最优解“舍入化整”就可以了,但这往往会造成不可行问题的出现。因为化整后的解不一定是可行解,有时即便是可行解,也未必是最优解。因此,对全部或部分决策变量的取值要求为整数的线性规划问题的求解,应该有能够求整数解的方法。

下面通过一个例题,分析一下通过凑整方法求解时出现的问题。

例7.1 某企业用钢和铝生产两种产品A、B,有关资料如表7.1所示,求生产产品A、B各为多少时才能使利润最大?

表7.1

(www.daowen.com)

设x1为A产品的产量,x2为B产品的产量,线性规划模型如下:

针对上例,首先不考虑整数约束的条件,使用单纯形法求出的最优解为x1=4.8,x2=0,对应的目标函数值z=96。现在把x1=4.8,x2=0凑整为x1=5,x2=0,把这个解代入第一个约束条件方程,会使该方程不成立,这说明这个解不是可行解;再把x1=4.8,x2=0凑整为x1=4,x2=0,把这个解代入约束条件方程组中,所有的方程都成立,是可行解,对应的目标函数值z=80,但不是最优解,因为有另外一个解x1=4,x2=1是最优解,对应的目标函数值z=90,这就说明这个解比x1=4,x2=0还要优。

由此看来,对非整数解进行“舍入化整”的方法容易想得到,但常常得不到整数要求的最优解,有时甚至根本不是可行解,因此对整数规划求解应该有专门的方法。

下面以目标函数为max型为例。假设不考虑整数约束的最优解对应的目标函数值为zc,用整数规划方法求出的整数最优解对应的目标函数值为zd,不考虑整数约束的最优解凑整后对应的目标函数值为zr,则zc-zr就是目标函数值损失的上界。另外,三者之间存在的关系是zr≤zd≤zc,这就是后面第7.1.3节中分枝定界算法是否终止分枝的一个重要判别条件,也是所谓的“定界”依据。

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