算法课件六分支定界
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分支定界法分支定界法,也称为分界定义法,是为了确定并将客观事物归类的一种逻辑基础规范。
它是一组文本规范,用于描述和分类客观事物,以及它们之间的关系。
它分析客观事物的共性,从这些共性,弄清楚客观事物以及它们之间的关系,形成分支定义法。
分支定界法最初创造于18世纪的德国,由卡尔文贝因茨(Karl von Bennizs)提出,他的著作 Theorie der classifikation(分类理论)发表于1790年。
他的主要思想是:通过对客观事物的共性的分析,将客观事物归类,并形成一系列的分类方法。
分支定界法一般包括三个层次:主类,亚类,次类。
主要是将客观事物按照一定的共性划分到不同的类别中,然后在每个主类中进行更详细的分析,形成子类,从而将客观事物更细致地分类。
分支定界法有很多优点。
首先,它可以更好地适应新出现的客观事物,以及客观事物可能出现的新情况。
这是因为,分支定界法有着一系列的分类方法,不仅具有某种共性,而且有着不同的子类,这些子类可以更好地形成客观事物之间的关系,并且有利于新类别的形成。
此外,分支定界法还可以帮助人们进行判断。
分界定义法是一种可以把客观事物细致分类的方法,从而可以更好地去判断两个客观事物之间是否有关系,或者相似度如何,从而帮助我们做出判断。
然而,分支定界法也有一定的局限性。
有时,分支定界法所指定的客观事物重叠,或者具有相同的共性,这会降低分类的准确性。
此外,它也会忽略一些客观事物的细微差别,这可能会影响分类的结果。
总之,分支定界法是一种有效的客观事物归类方法。
它可以更好地划分客观事物的共性,也可以更直观地反映客观事物之间的关系,从而有效地把客观事物归类。
此外,它还可以帮助我们做出判断,但它也有一定的局限性,必须在不同的客观事物之间上尽量保持准确性和细微差别。
分支定界法原理简介分支定界法是一种广义搜索算法,人工使用非常繁琐,但由于计算机的运算速度快的特点,这种算法十分适合计算机进行。
分支定界法是计算机最擅长的广义搜索穷举算法。
基本思想:1. 松弛模型的最优解要优于其相应的整数规划的解由于松弛模型可行解的区域(多边形)包含了对应的整数规划的可行解的集合(多边形内的整数点),因而松弛模型的解要优于整数规划的解。
这就是说,如果问题是求最大值的,则松弛模型最优解对应的目标函数值必大于或等于整数规划最优解对应的目标函数值;如果问题是求最小值的,则松弛模型的最优解对应的目标函数值必小于或等于整数规划最优解对应的目标函数值。
由此可以推出:2. 松弛模型的最优解如果是整数解,则必然也是整数规划的最优解。
3. 松弛模型的最优解如果不是整数解,则如果问题是求最大值的,松弛模型最优解的目标函数值是整数规划最优解目标函数值的一个上界;如果问题是求最小值的,则松弛模型最优解的目标函数值是整数规划最优解目标函数值的一个下界。
我们用例子来说明用分支定界法求解整数规划的步骤。
例 求下面整数规划的最优解1212121212max 4090s.t. 975672070 ,0x ,Z x x x x x x x x x =++≤+≤≥为整数解 从上述各约束条件可见,是一个可行解,对应的松弛模型目标函数值。
本问题是一个求最大值的问题,因而整数规划最优解的目标函数的下界可以取为0,即取整数规划模型最优值的下界(0,0)0Z =0Z =。
先考虑此整数规划问题的线性松弛模型0:其解为 松弛模型0 0123564.811.82Z x x ===由于松弛模型解的目标函数值是整数规划模型最优值的一个上界,可以取此处的0Z 为整数规划模型最优值的一个上界356Z =。
由于该松弛模型解不是整数解,分原问题为和两个子模型:子模型1和子模型2。
14x ≤15x ≥子模型1子模型2 14≤x 15≥x1123494.002.10Z x x ===2123495.001.57Z x x ===子模型1的形式: 121212112max 4090s.t. 975672070 4x ,0Z x x x x x x x x =++≤+≤≤≥子模型2的形式:121212112max 4090s.t. 975672070 5x ,0Z x x x x x x x x =++≤+≤≥≥所求整数规划模型的最优值不会超过这两个子模型的最优值中大的那个,即349。
分支定界(branch and bound) 算法是一种在问题的解空间树上搜索问题的解的方法。
但与回溯算法不同,分支定界算法采用广度优先或最小耗费优先的方法搜索解空间树,并且,在分支定界算法中,每一个活结点只有一次机会成为扩展结点。
利用分支定界算法对问题的解空间树进行搜索,它的搜索策略是:1 .产生当前扩展结点的所有孩子结点;2 .在产生的孩子结点中,抛弃那些不可能产生可行解(或最优解)的结点;3 .将其余的孩子结点加入活结点表;4 .从活结点表中选择下一个活结点作为新的扩展结点。
如此循环,直到找到问题的可行解(最优解)或活结点表为空。
从活结点表中选择下一个活结点作为新的扩展结点,根据选择方式的不同,分支定界算法通常可以分为两种形式:1 .FIFO(First In First Out) 分支定界算法:按照先进先出原则选择下一个活结点作为扩展结点,即从活结点表中取出结点的顺序与加入结点的顺序相同。
2 .最小耗费或最大收益分支定界算法:在这种情况下,每个结点都有一个耗费或收益。
如果要查找一个具有最小耗费的解,那么要选择的下一个扩展结点就是活结点表中具有最小耗费的活结点;如果要查找一个具有最大收益的解,那么要选择的下一个扩展结点就是活结点表中具有最大收益的活结点。
又称分支定界搜索法。
过程系统综合的一类方法。
该法是将原始问题分解,产生一组子问题。
分支是将一组解分为几组子解,定界是建立这些子组解的目标函数的边界。
如果某一子组的解在这些边界之外,就将这一子组舍弃(剪枝)。
分支定界法原为运筹学中求解整数规划(或混合整数规划)问题的一种方法。
用该法寻求整数最优解的效率很高。
将该法原理用于过程系统综合可大大减少需要计算的方案数日。
分支定界法的思想是:首先确定目标值的上下界,边搜索边减掉搜索树的某些支,提高搜索效率。
在竞赛中,我们有时会碰到一些题目,它们既不能通过建立数学模型解决,又没有现成算法可以套用,或者非遍历所有状况才可以得出正确结果。
分支定界法步骤嘿,咱今儿个就来唠唠这分支定界法的步骤。
你说这分支定界法啊,就像是在一个迷宫里找出口,得一步步来,还得有策略呢!首先呢,得有个目标函数,就像你要去一个地方,得知道往哪儿走才是对的呀。
然后根据这个目标函数,把问题给划分成一个个小部分,这就好比把迷宫分成了好多条路。
接下来,就开始在这些小部分里探索啦。
咱得给每个部分设定一个界限,就像给每条路设个关卡一样,超过了这个界限,咱就先不考虑啦。
这一步可得仔细咯,不能马虎。
然后呢,咱就选择一个最有希望的部分继续深入。
这就像在迷宫里选了一条感觉最有可能走到出口的路。
沿着这条路走啊走,看看能不能找到更好的结果。
要是在这个过程中发现了一个比之前更好的解,那可就太棒啦!赶紧把它记下来,这说不定就是咱要找的答案呢。
有时候啊,走着走着发现路走不通了,咋办呢?那就得换条路试试呀,不能在一棵树上吊死嘛。
这分支定界法啊,就像是一场冒险,每一步都充满了未知和挑战。
你得有耐心,还得有智慧,才能在这复杂的迷宫里找到正确的方向。
你想想看,要是没有这一步步的分析和探索,那岂不是像无头苍蝇一样乱撞呀?那可不行,咱得有方法,有策略地去解决问题。
在实际应用中,这分支定界法可帮了大忙呢!它能帮我们解决很多复杂的问题,让我们能更高效地找到最优解。
所以说呀,这分支定界法的步骤可真不简单,每一步都得认真对待。
就像建房子一样,一砖一瓦都得放好,才能建成坚固的大厦。
咱在运用分支定界法的时候,也得这样,一步一个脚印,踏踏实实地去做,才能得到满意的结果呀!你说是不是这个理儿呢?。