最小元素

最小元素法是找出運價表中最小的元素,在運量表內對應的格填入允許取得的最大數,若某行(列)的產量(銷量)已滿足,則把運價表中該運價所在行(列)划去;找出未划去的運價中的最小數值,按此辦法進行下去,直至得到一個基本可行解的方法。

簡介

最小元素法是找出運價表中最小的元素,在運量表內對應的格填入允許取得的最大數,若某行(列)的產量(銷量)已滿足,則把運價表中該運價所在行(列)划去;找出未划去的運價中的最小數值,按此辦法進行下去,直至得到一個基本可行解的方法。

註:套用西北角法和最小元素法,每次填完數,都只划去一行或一列,只有最後一個元素例外(同時划去一行和一列)。當填上一個數後行、列同時被滿足(也就是出現退化現象)時,也只任意划去一行(列)。需要填入“0”的位置不能任意確定,而要根據規則來確定。

所謂退化現象是指:當在平衡表中某一處填入一數字後,該數字所在的行和列同時被滿足,即需方的需求得到滿足,同時供方的供應數量也已經供完的現象。

最小元素法的基本思想是:運價最小的優先調運,即從單位運價中最小的運價開始確定供銷關係,然後次小,一直到給出初始基本可行解為止。

基本思路

最小元素 最小元素
最小元素 最小元素
最小元素 最小元素
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運輸問題的典型情況是研究單一品種物質的運輸調度問題:設某種物品有m個產地 ,各產地的產量分別是 ;有n個銷地,各個銷地的 銷量分別為 。假定從產地 向銷地 運輸單位物品的運價為 ,問怎么調運這些物品才能使總運費最小?

最小元素法是利用表上作業法解決運輸問題的一種啟發式方法,人們容易直觀想到,為了減少運費,應該優先考慮單位運價最小(或運距最短)的供銷業務才能最大限度的滿足其供銷量,然而在統籌兼顧的情況下,最小元素尋找的初始可行基並不一定是就是最優解,需要經過解的最優性檢驗和解的改進。

定律定義

最小元素 最小元素

找出運價表中最小的價值係數,即對所有i和j,找出 ,優先考慮單位運價最小的供銷業務。

最小元素 最小元素
最小元素 最小元素

為了保證供應的數量一定出售,銷售的需求量一定能保證供應,在運輸表內對應的格填入允許取得的最大數,即由 供應給的運輸量應該是

最小元素 最小元素
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選擇在最大產能和最大銷售量中最小的的物品量。若

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則產地的可供物品已用完,劃掉一行表示換掉以後不再考慮這個產地,且銷地的需求量由

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如果

最小元素 最小元素
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則銷地的需求已全部得到滿足,劃掉一列表示以後不再考慮這個銷地,且的可供量由減少為

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然後,在餘下的供、銷地的供銷關係中,繼續按上述方法安排調運,直至安排完所有供銷任務,得到一個完整的解即一個完整的調運方案位置。這樣就得到了運輸問題的一個初始基可行解即調運方案。

每次填完數,都只划去一行或一列,只有最後一個元素例外(同時划去一行和一列)。如果填上一個數後行、列同時被滿足,也就是出現退化現象時,也只任意划去一行(列)。需要填入“0”的位置不能任意確定,而要根據規則來確定。

由於該方法基於有限滿足單位矩陣或運距最小的供銷業務,故稱為最小元素法。

方法步驟

最小元素法的是:運價最小的優先調運,即從單位運價中最小的運價開始確定供銷關係,然後次小,一直到給出初始基本可行解為止。

第一步:列出運價表和調運物資平衡表。

運用表上作業法時,首先要列出被調運物資的運價表和運用表上作業法時,首先要列出被調運物資的運價表和供需平衡表(簡稱平衡表),如下表所示。

表1 表1
表2 表2

第二步:編制初始調運方案。

首先,在運價表中找出最小的數值,若出現幾個同為最小,則任取其中一個。可見 A B最小,數值為1,這表示先將 A產品供應給B 是最便宜的,故應給 C所對應的變數 x以儘可能大的數值。顯然 x=min{4,3}=3。在表4中的 A B處填上“3”。 B列被滿足,已不需要 A和 A再向它供貨,故運價表2中的第一列數字已不起作用,因此將原運價表1中的第一列划去,並標註①(不標註也可以,標註可看出是第幾步划去的)。

表三

產地\運價\需地BBBB
A311310
A1928
A74105

表四

供\需BBBB供量(T)
A47
A314
A639
需量(T)365620

然後,在運價表中未划去的元素中找最小運價 A B= 2,讓 A儘量供應滿足 B的需要,由於 A的4已經供應了3T給 B,最多只能供應1T給 B。於是在平衡表的 A B格中填上“1”;相應地由於 A所生產的產品已全部供應完畢,因此,在運價表中與 A2同行的運價也不再起作用,所以也將它們划去,並標註②。

仿照上面的做法,一直做下去,就可以得到表4。

此時,在運價表中只有 A B對應的運價10沒有劃掉,而 B尚有3T需求,為了滿足供需平衡,所以最後在平衡表上對應 A B處應填入“3”,這樣就得到表5。

表四

供\需BBBB供量(T)
A437
A314
A639
需量(T)365620

需要注意的是,作為初始方案的調運方案,其填有數字的方格數應是供應點個數加需求點個數之和再減1,即(m+n-1),即表上作業法要尋求的基變數是(m+n-1)個。當遇到退化情形同時劃掉一行一列的時候,需要進行補0,使基變數保持在(m+n-1)個,這是能讓初始方案進行檢驗與調整的前提。

第三步:初始方案的檢驗與調整。

套用最小元素法編制初始調運方案,這裡的“最小”系指局部而言,就整體考慮的運費不見得一定是最小的,有時按照某一最小單位運價優先安排物品調運是,卻可能導致不得不採用運費很高的其他供銷點對,從而使整個運輸費用增加。

因此得到了運輸問題的初始基可行解之後,即對應這個解進行最優性判別,看它是不是最優解。改進初始基本可行解有兩種最常用的方法:閉迴路法和對偶變數法(位勢法)。

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