数学建模图论案例讲解
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例2:旅行售货员问题(又称货郎担问题,Traveling Salesman Problem )有一个推销员,从城市1动身,要遍访城市2,3,…,n 各一次,最后返回城市1。
已知从城市i 到j 的旅费为ijc ,问他应按如何的顺序访问这些城市,使得总旅费最少?能够用多种方式把TSP 表示成整数计划模型。
那个地址介绍的一种成立模型的方式,是把该问题的每一个解(不必然是最优的)看做是一次“巡回”。
在下述意义下,引入一些0-1整数变量:ij x⎩⎨⎧≠=其它情况,且到巡回路线是从,0,1j i j i其目标只是使∑=nj i ijijx c1,为最小。
那个地址有两个明显的必需知足的条件:访问城市i 后必需要有一个即将访问的确切城市;访问城市j 前必需要有一个方才访问过的确切城市。
用下面的两组约束别离实现上面的两个条件。
ni xnj ij,,2,1,11==∑=nj xni ij,,2,1,11==∑=到此咱们取得了一个模型,它是一个指派问题的整数计划模型。
但以上两个条件关于TSP 来讲并非充分,仅仅是必要条件。
例如:123456以上两个条件都知足,但它显然不是TSP 的解,它存在两个子巡回。
那个地址,咱们将表达一种在原模型上附加充分的约束条件以幸免产生子巡回的方式。
把额外变量),,3,2(n i u i =附加到问题中。
可把这些变量看做是持续的(最然这些变量在最优解中取一般的整数值)。
此刻附加下面形式的约束条件nj i n x n u u ij j i ≤≠≤-≤+-2,1。
为了证明该约束条件有预期的成效,必需证明:(1)任何含子巡回的线路都不知足该约束条件;(2)全数巡回都知足该约束条件。
第一证明(1),用反证法。
假设还存在子巡回,也确实是说至少有两个子巡回。
那么至少存在一个子巡回中不含城市1。
把该子巡回记为121i i i i k ,那么必有111132121-≤+--≤+--≤+-n n u u n n u u n n u u i i i i i i k把这k 个式子相加,有 1-≤n n ,矛盾! 故假设不正确,结论(1)得证。