割平面法

然後繼續解這個新的整數規劃,再在這個新的整數規劃的基礎上增加適當的線性不等式約束,直至求得最優整數解為止。 (1)先不考慮變數的取整約束,用單純形法求解相應的線性規劃問題,如果該問題沒有可行解或最優解已是整數則停止,否則轉下步。 (2)求一個“切割不等式”及添加到整數規劃的約束條件中去,即對上述線性規劃問題的可行域進行“切割”,然後返回步驟1。

割平面法

割平面法概述

割平面法是1958年由美國學者高莫利(R.E.GoMory)提出的求解全整數規劃的一種比較簡單的方法。其基本思想和分枝定界法大致相同,即先不考慮變數的取整約束,用單純形法求解相應的線性規劃。如果所得的最優解為整數解,那么它也是原整數規劃問題的最優解3如果最優解不是整數解,那么分枝定界法是任取一個取分數值的變數Xk = bk將原整數規劃分成兩枝,其實質是用兩個垂直於坐標軸的平行平面Xk = [bk]和Xk = [bk] + 1將原可行域R分成兩個可行域R1和R2,並將兩個平行平面之間的不合有整數解的那一部分可行域去掉,以縮小可行域。而割平面法是用一張平面(不一定垂直於某個坐標軸),將含有最優解的點但不含任何整數可行解的那一部分可行域切割掉,這隻要在原整數規劃基礎上增加適當的線性不等式約束(我們稱之為切割不等式;當切割不等式取等號時,叫做割平面)。然後繼續解這個新的整數規劃,再在這個新的整數規劃的基礎上增加適當的線性不等式約束,直至求得最優整數解為止。也就是說,通過構造一系列平面來切割掉不含有任何整數可行解的部分,最終獲得一個具有整數坐標的頂點的可行域,而該頂點恰好是原整數規劃的最優解。
割平面法的關鍵在於,如何構造切割不等式,使增加該約束後能達到真正的切割而且沒有切割掉任何整數可行解。

割平面法的基本步驟

(1)先不考慮變數的取整約束,用單純形法求解相應的線性規劃問題,如果該問題沒有可行解或最優解已是整數則停止,否則轉下步。
在求解相應的線性規劃時,首先要將原問題的數學模型進行標準化。這裡的“標準化”有兩個含義:第一是將所有的不等式約束全部轉化成等式約束,這是因為要採用單純形表進行計算的緣故。第二是將整數規劃中所有非整數係數全部轉換成整數,這是出於構造“切割不等式”的需要。
(2)求一個“切割不等式”及添加到整數規劃的約束條件中去,即對上述線性規劃問題的可行域進行“切割”,然後返回步驟1。

割平面法的基本思路

用割平面法求解整數規劃的基本思路是:先不考慮整數約束條件,求鬆弛問題的最優解,如果獲得整數最優解,即為所求,運算停止.如果所得到最優解不滿足整數約束條件,則在此非整數解的基礎上增加新的約束條件重新求解.這個新增加的約束條件的作用就是去切割相應鬆弛問題的可行域,即割去鬆弛問題的部分非整數解(包括原已得到的非整數最優解).而把所有的整數解都保留下來,故稱新增加的約束條件為割平面.當經過多次切割後,就會使被切割後保留下來的可行域上有一個坐標均為整數的頂點,它恰好就是所求問題的整數最優解.即切割後所對應的鬆弛問題,與原整數規劃問題具有相同的最優解。

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