运筹学基础(二):求解整数规划的分支定界法(branch and bound)

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运筹学基础(二):求解整数规划的分支定界法(branch and bound)

2024-07-12 09:23| 来源: 网络整理| 查看: 265

文章目录 算法思想一个例子参考文档

算法思想

分支定界法是求解整数规划问题的“鼻祖型”算法了,其基本步骤是:

先将整数规划问题松弛成线性规划问题,并求出最优解;慢慢砍掉那些非整数的搜索空间,将原问题分支成一个个子问题;求解这些子问题最优解,并缩紧最优解的上下界,最终求得整数最优解。

上下界更新的原则:

上界:子问题最优解的最大值作为新的上界;下界:子问题最优整数解的最大值作为新的下界。 一个例子

在这里插入图片描述 step 1: 松弛为线性规划问题B并求解,进行初始定界;

x 1 = 4.81 x_1 = 4.81 x1​=4.81, x 2 = 1.82 x_2 = 1.82 x2​=1.82, z 0 = 356 z_0 = 356 z0​=356 因此,初始定界为 0 ≤ Z ∗ ≤ 356 0 \leq Z^* \leq 356 0≤Z∗≤356。

step 2:基于非整数变量分支; 我们选择 x 1 = 4.81 x_1 = 4.81 x1​=4.81进行分支(选择 x 2 x_2 x2​也可以),如下图所示。 在这里插入图片描述 在图上看就是下面这个效果,切割了一部分非整数的可行域: 在这里插入图片描述 step 3: 分别求解子问题B1和B2的解(只是将问题B中 x 1 x_1 x1​的约束范围改变一下求解),并重新定界; 在这里插入图片描述 step 4: 继续对问题 B 1 B_1 B1​分支为 B 3 B_3 B3​和 B 4 B_4 B4​,并且求解,定界: 在这里插入图片描述

step 4: 继续对问题 B 2 B_2 B2​分支为 B 5 B_5 B5​和 B 6 B_6 B6​,并且求解,定界: 在这里插入图片描述 step 4: 所有节点都已经搜索完,找到最优解340,停止计算。: 在这里插入图片描述

参考文档 【运筹学】-整数线性规划(一)(分支定界法)


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