运筹学单纯形法
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运筹学---单纯形法单纯形法是一种解线性规划问题的有效算法。
在这个问题中,我们寻找一组决策变量,以便最大化或最小化一个线性目标函数,同时满足一系列线性限制条件。
单纯形法通过暴力搜索可行解并逐步优化目标函数来求解该问题。
单纯形法的主要思想是从一个初始可行解开始,并通过迭代来逐步移动到更优的解。
在每一步迭代中,算法将当前解移动到一个相邻的顶点,直到找到一个优于当前解的顶点。
具体操作包括选择一个非基变量,并将其作为入基变量,同时选择一个基变量并将其作为出基变量。
新的基变量将替换原来的非基变量,并且目标函数的值将被更新。
关键是如何选择入基变量和出基变量。
为此,单纯形法使用一个称为单纯形表的矩阵来跟踪线性规划问题的状态。
单纯形表包含目标函数系数,限制条件系数,决策变量的当前值以及对角线上的单位矩阵。
通过适当地操作这个表,可以确定要移动到哪个相邻顶点,并相应地更新解和目标函数的值。
一般来说,单纯形法需要在指数时间内解决线性规划问题,因为需要遍历所有可能的可行解。
但是,在实际应用中,单纯形法往往比其他算法更快和更有效。
此外,在使用单纯形法时,需要注意陷入无限循环或者找不到一个可行解的可能性。
单纯形法的主要优点是:它是一种简单而直观的求解线性规划问题的方法;它易于实现,并且在许多情况下可以很快地求解问题。
它还可以用于解决大规模问题,包括具有成千上万个变量和限制条件的问题。
在实际应用中,单纯形法经常与其他算法结合使用,例如内点法或分支定界法。
这些方法可以提供更好的性能和结果。
但是,在许多情况下,单纯形法仍然是解决线性规划问题的首选算法。
在总体上,单纯形法是一种强大而灵活的工具,可以帮助研究人员和决策者在面对复杂的决策问题时做出明智的选择,并实现最大的效益。
运筹学单纯形法例题求解过程摘要:一、运筹学单纯形法概述二、单纯形法求解步骤1.确定基变量和初始基本可行解2.编制初始单纯形表3.判断基本可行解是否为最优解4.迭代求解最优解三、例题求解过程1.题目描述2.化为标准型3.建立初始单纯形表4.迭代计算四、总结正文:一、运筹学单纯形法概述运筹学单纯形法是一种求解线性规划问题的方法,它的主要思想是通过不断迭代,逐步优化基变量的值,从而求得问题的最优解。
单纯形法可以有效地解决具有如下特点的问题:目标函数线性,约束条件线性,变量非负。
二、单纯形法求解步骤1.确定基变量和初始基本可行解在求解线性规划问题时,首先需要确定基变量,即在约束条件方程组中,选择一部分变量作为基变量,用于表示其他变量。
通过寻找或构造单位矩阵的方法,可以确定基变量,从而求出初始基本可行解。
2.编制初始单纯形表基于初始基本可行解和线性规划模型提供的信息,可以编制初始单纯形表。
单纯形表包含了基变量、非基变量、目标函数系数、约束条件系数和检验数等信息,用于描述问题的基本情况。
3.判断基本可行解是否为最优解通过检验数cj-zj 来判断基本可行解是否为最优解。
如果所有非基变量的检验数cj-zj<0,说明已经达到最优解,计算停止。
如果存在cj-zj>0,但所有cj-zj>0 所在列对应的所有aij<0,说明无最优解,计算停止。
如果至少存在一个cj-zj>0,并且所对应的所有j 列中至少有一个aij>0,说明没有达到最优解,需要继续迭代求解。
4.迭代求解最优解在迭代过程中,首先需要确定换入变量,即选择最大检验数对应的非基变量。
然后,利用特定公式计算出换出变量,即在基变量中选择一个与换入变量对应的变量进行替换。
接着,生成新的单纯形表,将换入变量和换出变量进行置换后,调整新基变量对应的矩阵为单位矩阵。
最后,重新计算检验数和目标函数值,返回第二步,直至找到最优解。
三、例题求解过程假设有一个线性规划问题,目标函数为MINfx1x2Mx4Mx6,约束条件为:3x1 + 4x2 ≤ 122x1 + 3x2 ≤ 10x1, x2 ≥ 0首先,将约束条件化为标准型:3x1 + 4x2 + s1 = 122x1 + 3x2 + s2 = 10x1, x2 ≥ 0然后,建立初始单纯形表:| 基变量| 非基变量| 目标函数系数| 约束条件系数| 检验数| ---------------------------------------------------------------------行1 | x1 | s1 | -3 | -4 | -12 |行2 | x2 | s2 | -4 | -3 | -10 |行3 | x1 | x2 | 0 | 0 | 0 | 行4 | s1 | x2 | 0 | 3 | 0 | 行5 | s2 | x1 | 0 | 2 | 0 | 根据初始单纯形表,可以得到初始基本可行解为:x1 = 0, x2 = 0接下来,判断基本可行解是否为最优解:c1 = -12, c2 = -10, c3 = 0, c4 = 0, c5 = 0由于c3、c4 和c5 都小于等于0,所以基本可行解不是最优解,需要继续迭代求解。
运筹学第2章单纯形法 2.1 单纯形法的基本思想该方法简捷、规范,是举世公认的解决LP问,题行之有效单纯形法(Simplex Method)是美国著名运筹学家丹捷格(Dantzig)1947年首先提出的通用方法。
单纯形法不仅是解决LP问题的最基本的算法之一,而且成为解决整数规划和非线性规划某些算法的基础。
2、单纯形法的3种形式——方程组形式(代数形式)、表格形式、矩阵形式3、单纯形法的基本思路——基于LP问题的标准形,先设法找到某个基本可行解(称为初始基本可行解);开始实施从这个基本可行解向另一个基本可行解的转换,要求这种转换不仅容易实现,而且能改善(至少保持)目标函数值;继续寻找更优的基本可行解,进一步改进目标函数值。
当某一个基本可行解不能再改善时,该解就是最优解。
(或者是出现无可行解、无最优解、无穷多最优解的情况)2.1.1 方程组形式的单纯形法例1 一个企业需要同一种原材料生产甲、乙两种产品,它们的单位产品所需要的原材料的数量及所耗费的加工时间各不相同,获得的利润也不相同(如下表)。
请问,该企业应如何安排生产计划,才能使获得的利润达到最大?解:该问题的LP模型为:将该问题的LP模型化为标准形⎪⎩⎪⎨⎧≥≤+≤++=,1202410032..4621212121xxxxxxt sxxzm ax函数约束的增广矩阵为:很显然 R (A ) = R (A ,b )= 2 < 5,即该方程组有无穷多组解。
系数矩阵为:决策变量向量为:选取 为基,则 为基变量, 为非基变量令非基变量 ,则可以得到一基本 可行解为: 下面的计算都是以它为初始点逐次实施转换,故将其称为初始基本可行解。
此时,Z=0,其经济含义为:该企业没 有安排甲、乙两种产品的生产,当然也就没有利润可言。
条典☐ 初始基本可行解所对应的可行基是一个m 阶的单位阵; ☐ 目标函数表达式中所有的基变量的系数全部为0。
☐ 这是单纯形法所必需的!!! ☐ 分析目标函数表达式☐ 非基变量的系数都是正数,若将它们转换为基变量,目标函数值则就会可能增加。
运筹学单纯形法讲解一、单纯形法基本概念在运筹学中,单纯形法是一种在给定点搜索可行解集合的一种技术。
设有m个点x、 y、 z分布在两点P、 Q,它们是相互独立的,这样的点组成了单纯形。
单纯形是可以用于求解最优化问题的一种简单的对象,因而又称为对象或对象群。
由单纯形求出的最优解就叫做单纯形的最优解。
在实际应用中,一般用来求最优解的都是单纯形。
二、单纯形法适用条件和范围在运筹学中,单纯形法常用于求解线性规划、非线性规划和整数规划等,还可以求解网络的流量、质量等。
但当运输问题用单纯形法求解时,解不存在,无最优解,也无单纯形。
非线性规划只能得到对象最优解。
三、单纯形法具体步骤和算法介绍1、明确问题的目标。
2、计算出所有解,按确定的先后顺序排列。
3、计算出各解在横坐标上的相对位置,即计算每个解在左右方向上的距离,再根据此距离大小,取其中的最小值作为该点的最优解。
四、单纯形法的误差和精度1、明确问题的目标。
一般在最优化问题中,用最小值对准目标是最理想的,但是在实际工程应用中,人们往往要求越多越好,甚至有时只要求几个较小的值。
但要注意所得结果的可靠性和正确性,也要尽可能减少计算过程中的误差。
2、计算出所有解,按确定的先后顺序排列。
首先,找出最优解,再在这个最优解附近寻找另外的比最优解更好的最优解,直到所有点都达到满意的精度。
这种方法称为“穷举法”。
穷举法通常用于没有更好的方法时,常用于工程实际中。
3、计算出各解在横坐标上的相对位置,即计算每个解在左右方向上的距离,再根据此距离大小,取其中的最小值作为该点的最优解。
4、单纯形法的误差:由于人们认识上的错误或操作不当造成的,如排除法的计算次数与数据采集次数之比,以及采样值的平均数与真值之比,与取值的个数有关,与取值的精度也有关,必须合理确定取值范围。
5、单纯形法的精度:根据问题的规模,计算数据量和计算次数,反复调整取值点,改进计算方法,从而得到尽可能高的精度。
单纯形法的精度可达0.01或0.05。
运筹学单纯形法
运筹学单纯形法,又称单纯性法,是一种用于求解线性规划问题的数学方法,它在运筹学中发挥着重要作用。
它主要应用于决策及资源分配问题,可以帮助决策者更好地把握资源的优化配置,并寻求最优解。
单纯性法是以线性规划问题作为理论基础,它是将该问题转化为一系列形如Ax=b的线性方程组的运筹学方法。
在这个方程组通过调整方程中的系数和右面常数而变换为形如Cx≤d的不等式形式,而这种不等式系统称为单纯性约束条件。
单纯性法从不等式中寻找一系列基向量,并通过改变基向量来实现改变不等式的求解方程之间的关系,从而求出最优解的问题。
传统的单纯性法分为有界单纯性和无界单纯性两种情形。
无界单纯性以简单费用曲线方法、扩展的简单费用曲线方法和增广次数法三大类。
有界单纯性主要是对对角单纯性和非对角单纯性这两类单纯性系统分别使用不同的方法进行求解。
单纯性求解方法在线性规划问题求解中具有重要应用,它能通过求解线性规划问题中的一系列互不相关的子问题来求出最优解。
使用该方法,可以以最少的成本达到最优的收益,它包括费用最低优化、网络流优化、全格研究和数学优化模型等。