【整数规划】理论



2018年05月28日    Author:Guofei

文章归类: 0x56_最优化    文章编号: 7020

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整数规划(Integer Programing)是一类离散型最优化问题,这里介绍几种思路

  • 穷举法:由于整数规划的可行方案的数量有限,所以穷举法是一个可以考虑的方法。当然,穷举法往往计算时间过长。
  • 搜索范围法,将搜索范围划分成若干个子集,力图得到如下两个结论之一:最优解肯定不在某个子集内,最优解肯定在某个子集内。

分支法

step1
先按不考虑整数约束,求出最优解,例如,解为$x_1=\dfrac{10}{3},x_2=\dfrac{4}{3}$
step2
由$x_1=\dfrac{10}{3}$,把可行域分为两部分$x_1\leq [\dfrac{10}{3}]=3,x_1\geq [\dfrac{10}{3}]+1=4$两部分。如此便把问题转化为两个最优化问题。
step3
反复执行step2,直到得出正确结果。整个算法流程像一个二叉树。

隐枚举法

思路挺简单,就是尽量减少运算。

step1 先任意给一个可行点$x_0$,对应函数值$f(x_0)$。
step2 对于枚举的点$x’$,求函数值$f(x’)$,如果函数值$f(x’)\geq f(x_0)$,检查$x’$是否在可行域内,否则就不检查是否在可行域内(通过这一步减少计算量)
stpe3
如果在可行域内,那么赋值$x_0=x’$,回到step2继续迭代。

分析上述算法过程,如果有n个变量,每个变量可能取m个值,需要计算$m^n$次。所以隐枚举法适用于0-1规划。

参考资料

施光燕:《最优化方法》,高等教育出版社
龚纯:《Matlab最优化计算》,电子工业出版社
David R. Anderson :《数据、模型与决策–管理科学篇》,机械工业出版社


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