如何在lingo中使用集合1
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LINGO中的集集是一群相联系的对象,这些对象也称为集的成员。
一个集可能是一系列产品、卡车或雇员。
每个集成员可能有一个或多个与之有关联的特征,我们把这些特征称为属性。
属性值可以预先给定,也可以是未知的,有待于LINGO求解。
例如,产品集中的每个产品可以有一个价格属性;卡车集中的每辆卡车可以有一个牵引力属性;雇员集中的每位雇员可以有一个薪水属性,也可以有一个生日属性等等。
LINGO有两种类型的集:原始集(primitive set)和派生集(derived set)。
一个原始集是由一些最基本的对象组成的。
一个派生集是用一个或多个其它集来定义的,也就是说,它的成员来自于其它已存在的集。
1 模型的集部分集部分是LINGO模型的一个可选部分。
在LINGO 模型中使用集之前,必须在集部分事先定义。
集部分以关键字“sets:”开始,以“endsets”结束。
一个模型可以没有集部分,或有一个简单的集部分,或有多个集部分。
一个集部分可以放置于模型的任何地方,但是一个集及其属性在模型约束中被引用之前必须定义了它们。
2 定义原始集为了定义一个原始集,必须详细声明:·集的名字·可选,集的成员·可选,集成员的属性定义一个原始集,用下面的语法:setname[/member_list/][:attribute_list];注意:用“[]”表示该部分内容可选。
下同,不再赘述。
Setname是你选择的来标记集的名字,最好具有较强的可读性。
集名字必须严格符合标准命名规则:以拉丁字母或下划线(_)为首字符,其后由拉丁字母(A—Z)、下划线、阿拉伯数字(0,1,…,9)组成的总长度不超过32个字符的字符串,且不区分大小写。
注意:该命名规则同样适用于集成员名和属性名等的命名。
Member_list是集成员列表。
如果集成员放在集定义中,那么对它们可采取显式罗列和隐式罗列两种方式。
如果集成员不放在集定义中,那么可以在随后的数据部分定义它们。
lingo软件使用教程一般来说,一个优化模型将由以下三部分组成:1. 目标函数(Objective Function):要达到的目标。
2. 决策变量(Decision variables):每组决策变量的值代表一种方案。
在优化模型中需要确定决策变量的最优值,优化的目标就是找到决策变量的最优值使得目标函数取得最优。
3. 约束条件(Constraints):对于决策变量的一些约束,它限定决策变量可以取的值。
在写数学模型时,一般第一行是目标函数,接下来是约束条件,再接着是一些非负限制等。
在模型窗口输入如下代码:Max = 2*x1+3*x2;X1+2*x2<=8;4*x1<16;4*x2<12;注意:1.每一个lingo表达式最后要跟一个分号;2.多数电脑中没有符号,lingo中<=代替;为了方便可以用<代替小于等于,用>代替大于等于。
3.我们可以添加一些注释,增加程序的可读性。
注释以一个!(叹号必须在英文状态下输入,它会自动变为绿色)开始,以;(分号)结束。
4.Lingo中不区分变量名的大小写。
变量名必须以字母(A-Z)开头,后面的字符可以是字母、数字、下划线。
变量名不能超过32个字符。
Lingo程序的一些规则:1. 在Lingo中最开始都是“MAX=”或者“MIN=”开始表示求目标函数的最大或者最小值。
2. 变量和它前面的系数之间要用“*”连接,中间可以有空格。
3. 变量名不区分大小写,但必须以字母开始,不超过32个字符。
4. 数学表达式结束时要用分号“;”表示结束。
表达式可以写在多行上,但是表达式中间不能用分号。
5. 在电脑系统中一般没有“小于等于”符号,在Lingo采用“<=”来表示“小于等于”,用“>=”表示“大于等于”。
小于等于也可以用更简单的“<”表示,大于等于用“>”表示。
集合段:在我们已经得到的程序里有一些量没有定义,如WAREHOUSES( I),DEMAND( J), LINKS( I, J)。
Lingo介绍Lingo是美国LINDO系统公司(Lindo Symtem Inc)开发的求解数学规划系列软件中的一个(其他软件为LINGDO,GINO,What’s Best等),它的主要功能是求解大型线性、非线性和整数规划问题,目前的版本是lingo11.0。
lingo分为Demo、solve suite、hyper、industrial、extended等六类不同版本,只有Demo版本是免费的,其他版本需要向LINDO系统公司(在中国的代理商)购买,Lingo的不同版本对模型的变量总数、非线性变量个数、整型变量个数和约束条件的数量做出不同的限制(其中extended版本无限制)。
Lingo的主要功能特色为:(1)既能求解线性规划,也有较强的求解非线性规划的能力;(2)输入模型简练直观;(3)运行速度快、计算能力强;(4)内置建模语言,提供几十种内部函数,从而能以较少语句,较直观的方式描述较大规模的优化模型;(5)将集合的概念引入编程语言,很容易将实际问题转换为Lingo语言;(6)能方便地与excel、数据库等其他软件交换数据。
学校图书馆40本《lingo和excel在数学建模中的应用》,袁新生、邵大宏、郁时炼主编,科学出版社Lingo程序设计简要说明在数学建模中会遇到如规划类的题型,在这种模型中总存在着一个目标,并希望这个目标的取值尽可能的大或小,同时与这个目标有关的一系列变量之间存在一些约束。
在构造出目标函数和约束条件的表达式后,我们需要对求出这个最值和各变量的取值。
一般我们用LINGO来对模型进行求解,本文将通过举一个简单的例子,围绕这个例子逐步学习LINGO 的使用。
LINGO只是一个求解工具,我们主要的任务还是模型的建立!当你在windows下开始运行LINGO系统时,会得到类似下面的一个窗口:外层是主框架窗口,包含了所有菜单命令和工具条,其它所有的窗口将被包含在主窗口之下。
在主窗口内的标题为LINGO Model –LINGO1的窗口是LINGO的默认模型窗口,建立的模型都都要在该窗口内编码实现。
lingo入门教程之二--- 集合运用lingo中的集合用法很多,这里主要通过几个例题来进行讲解对于每一个问题,都要先找到对应的目标函数,然后对相应值进行初始化,然后找到约束条件等进行求解例1:SAILCO公司需要决定下四个季度的帆船生产量。
下四个季度的帆船需求量分别是40条,60条,75条,25条,这些需求必须按时满足。
每个季度正常的生产能力是40条帆船,每条船的生产费用为400美元。
如果加班生产,每条船的生产费用为450美元。
每个季度末,每条船的库存费用为20美元。
假定生产提前期为0,初始库存为10条船。
如何安排生产可使总费用最小?分析:用DEM,RP,OP,INV分别表示需求量、正常生产的产量、加班生产的产量、库存量,则DEM,RP,OP,INV对每个季度都应该有一个对应的值,也就说他们都应该是一个由4个元素组成的数组,其中DEM是已知的,而RP,OP,INV是未知数接下里这里例子会讲到关于集合的派生问题,这个跟c++里面的继承与派生比较相像例2:建筑工地的位置(用平面坐标a,b表示,距离单位:公里)及水泥日用量d(吨)下表给出。
有两个临时料场位于P (5,1), Q (2, 7),日储量各有20吨。
从A, B两料场分别向各工地运送多少吨水泥,使总的吨公里数最小。
两个新的料场应建在何处,节省的吨公里数有多大?例3:(最短路问题) 在纵横交错的公路网中,货车司机希望找到一条从一个城市到另一个城市的最短路.下图表示的是公路网,节点表示货车可以停靠的城市,弧上的权表示两个城市之间的距离(百公里).那么,货车从城市S出发到达城市T,如何选择行驶路线,使所经过的路程最短?分析:假设从S到T的最优行驶路线P 经过城市C1, 则P中从S到C1的子路也一定是从S到C1的最优行驶路线;假设P 经过城市C2, 则P中从S到C2的子路也一定是从S到C2的最优行驶路线.因此, 为得到从S到T的最优行驶路线, 只需要先求出从S到Ck(k=1,2)的最优行驶路线,就可以方便地得到从S到T的最优行驶路线. 同样,为了求出从S到Ck(k=1,2)的最优行驶路线, 只需要先求出从S到Bj(j=1,2)的最优行驶路线;为了求出从S到Bj(j=1,2)的最优行驶路线, 只需要先求出从S到Ai(i=1,2,3)的最优行驶路线. 而S到Ai(i=1,2,3)的最优行驶路线是很容易得到的(实际上, 此例中S到Ai(i=1,2,3)只有唯一的道路) .此例中可把从S到T的行驶过程分成4个阶段,即S→Ai(i=1,2或3),Ai→Bj(j=1或2),Bj→Ck(k=1或2),Ck→T. 记d(Y,X)为城市Y与城市X之间的直接距离(若这两个城市之间没有道路直接相连,则可以认为直接距离为∞),用L(X)表示城市S到城市X的最优行驶路线的路长:。
Lingo软件使用指南摘要:本文介绍了Lingo软件的基本使用方法。
从最基本的使用到复杂问题的解决,本文给出了比较详细的介绍。
Lingo软件是美国Lindo公司的产品,主要用来求解优化问题。
它是一个非常强大的软件,可以求解大部分优化问题,包括线性规划、二次规划、整数规划、运输问题等,是目前全球应用最广泛的优化软件之一。
这里我们简单介绍它的使用方法。
一进入Lingo如果你的计算机已经安装了Lingo,只需要在桌面上双击Lingo的快捷方式,就可以进入Lingo。
为了使自己的程序易于阅读,经常需要有一些注释,因此在编写程序中,每一行前面有感叹号的表示这一行是注释行,在程序运行中不起作用,希望初学者养成注释的好习惯。
二建立数学模型和 Lingo模型语言例1 在Lingo的命令窗口中输入下面的线性规划模型!目标函数;MAX = 100 * x1 + 150 * x2;!第一个约束;X1<= 100;!第二个约束;X2 <= 120;!第三个约束;X1 + 2 * x2<= 160;!end可有可无;end求解可得全局最优解:Objective value: 14500.00Variable ValueX1 100.0000X2 30.00000从这个例子可以看出,用Lingo软件求解一个简单的优化问题是非常容易的。
我们只需要输入优化问题的两个主要部分:目标函数和约束,就可以直接求解。
对于比较简单的问题,我们可以采取这种直接的方式去求解,但是,对于比较复杂的问题,用这种方式就不现实。
比如下面的例2,这就必须要使用Lingo的模型语言。
例2 一个运输问题假设WWW公司有6个仓库,储存着8个分厂生产所需要的原材料。
要求每一个仓库的供应量不能超过储存量,而且每一个分厂的需求必须得到满足。
问:如何组织运输,使总运输费用最小?已知从6个仓库到8个分厂的运输费用表。
表1 供应表2 需求表3 运输费用Wh5 2 3 9 5 7 2 6 5Wh6 5 5 2 2 8 1 4 3 这个问题是一个典型的优化问题,通常称为运输问题。
例题1. 在lingo 中输入下列线性规划模型,并求解
∑∈⋅=A j i j i x j i d z ),(),(),( min
s.t. 1),1(≥∑∈V
j j x ,
,
},10,,2,1{,0),(x ,),(,
1,1),(V V A V V
i i i j i x j j i x V
i ⨯==∈=>=∑∈ 为非负实数
所有
的数值如下表:d d=0 8 5 9 12 14 12 16 17 22
8 0 9 15 16 8 11 18 14 22
5 9 0 7 9 11 7 12 12 17
9 15 7 0 3 17 10 7 15 15
12 16 9 3 0 8 10 6 15 15
14 8 11 17 8 0 9 14 8 16
12 11 7 10 10 9 0 8 6 11
16 18 12 7 6 14 8 0 11 11
17 14 12 15 15 8 6 11 0 10
22 22 17 15 15 16 11 11 10 0;
分析:这个模型输入的难点,在于变量的数量太多,足足有100个。
约束条件也比较多,有没有什么方便的输入方法?下面介绍lingo 中集合的建立
新建lingo 文件
输入下面内容
model :
sets :
V/1..10/;!创建集合V;
A(V,V):d,x;!创建集合A 是V 乘V.而d,x 是与A 同结构的,即d ,x 分别是10*10矩阵; endsets
min =@sum (A(i,j):d(i,j)*x(i,j));!创建目标函数;
@sum (V(j):x(1,j))>=1; !第一个约束条件;
@for (V(j)|j#gt#1:
!i#gt#1为逻辑判断语句表示i>1是返回真值,但这里不能直接写i>1,因为">"是关系运算符不是逻辑运算符;
@sum (V(i):x(i,j))=1;); !利用循环函数表达:当i>1(即i 从2到10)时,
{x(i,j):j=1..10}的和等于1;
@for(V(i):x(i,i)=0;);
data:
d=0 8 5 9 12 14 12 16 17 22
8 0 9 15 16 8 11 18 14 22
5 9 0 7 9 11 7 12 12 17
9 15 7 0 3 17 10 7 15 15
12 16 9 3 0 8 10 6 15 15
14 8 11 17 8 0 9 14 8 16
12 11 7 10 10 9 0 8 6 11
16 18 12 7 6 14 8 0 11 11
17 14 12 15 15 8 6 11 0 10
22 22 17 15 15 16 11 11 10 0; !输入d的数值; enddata
end
这个模型如果按照常规输入是什么样子呢?
Lingo也提供这样的功能
点lingo菜单
选generate点display model
得到下面的界面(部分截图)
运行结果(部分截图)
这个报告很不简洁,因为我们只需要显示x中非零部分,其他信息都不是我们关心的。
有什么办法可以使得报告更简洁?
点lingo菜单,选solution,做如下设置,可以使得报告更加简洁
设置完后结果是
练习1. 求下列线性规划模型
∑∈=A
j i j i x j i d z ),(),(*),( max
s.t. V i i b j i x V
j ∈<∑∈),(),(
),(j i x 为非负实数,(i,j)∈A
这里V={1,2,3,…,7},V V A ⨯=.
b=49 38 49 44 58 50 47;
d=1 2 3 1 2 1 2
2 3 4 1 2 2 3
4 1 1 2 1
5 1
1 2 2 2 3 1 1
2 1 2
3 5 3 1
2 2 2 1
3 2 4
1 1 1 1
2 1 1;
参考答案
例题2.一家公司需要决定四个季度的帆船生产量,下四个季度的需求分别为40,60,75,25条,需要按时满足,每个季度生产能力是40条,每条生产费用400美元。
如果加班,每条船的生产费为450美元。
每个季度末,每条船的库存费用为20美元。
假定生产提前期为0,库存为10条,如何安排生产使得总费用最小?
创建lingo文件,输入
运行结果
注1:如果创建一个集合包含的元素较多,例如月份,只需
Sets:
Month/1..12/
endsets
而不需要把1到12都罗列出来.
注2:上面的程序由三部分组成(集合段,目标和约束段,数据段),但一般lingo程序可以由五部分组成(新增“初值设定“和”计算”两部分)
(1)集合段sets开始,endsets结束
(2)目标函数(min=或max=)和约束段(一些等式或不等式,或逻辑判断语句)(3)数据段data开始,enddata结束
(4)初始段,用于初值设定,init开始,endinit结束,对集合对属性(数组)定义初值(因为求解算法一般是迭代算法,用户如果能给出一个比较好的迭代初值,对提高算法的效果是有益处的)
(5)计算段,以calc开始,endcalc结束,作用在于对一些原始数据进行计算处理。
为什么要设计这个段呢?因为在实际问题中,可能出现输入的原始数据不能再模型中直
接使用,需要进行“预处理”。
练习2.用lingo求解下列问题
练习3.利用lingo的集合编写程序求解下列问题
练习4,利用lingo求解下列问题。