运筹学5(动态规划)
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动态规划运筹学例题动态规划是运筹学中常用的一种优化技术,它利用规划、三角函数和其他数学技术来解决日常生活中的各种问题,比如最优路线问题、最优资源分配问题、最优出行路线问题等。
本文将通过一个例题,来介绍动态规划的基本思想,以及如何利用动态规划来解决问题。
例题一:已知一条路线,由A点到B点,有N个途经的节点,每个节点之间的距离已知。
求从A到B的最短路线。
按照动态规划的思想,首先将该问题分解为若干个子问题,并根据子问题的解来解决原问题,这种分解和解决问题的方式称为动态规划。
对于上面的问题,可以将其分解为N个子问题,分别是从A到第1个节点、从第1个节点到第2个节点、从第2个节点到第3个节点,以此类推,最后一个子问题是从第N-1个节点到B点的最短路程。
将上面的N个子问题中,从第i个节点到B点的最短路程记为d[i],由于从第i个节点到B点可能经过i+1、i+2、……、N-1节点,因此要找到d[i],只需要找到经过i+1、i+2、……、N-1节点的最短路程即可,即求d[i]=Min{d[i+1]+length[i][i+1],d[i+2]+length[i][i+2],…,d[N-1]+length[i][N-1]},其中length[i][j]是第i个节点到第j个节点的距离。
以上就是动态规划的解题步骤,它能将原问题分解成若干个子问题,并找到最优解。
对于本例来说,通过上述步骤,就可以得到从A 到B的最短路程。
这种分解和求解问题的方法是动态规划,可以用来解决许多类似的问题,如:1)最优路线问题;2)旅行推销员问题;3)硬币找零问题。
动态规划的一大特点是,他能很好地将问题分解为多个子问题,并能从子问题的解中求解出最优解。
总之,动态规划是一种很有用的优化技术,它可以有效解决各种运筹学问题。
它不仅可以帮助我们解决许多具体问题,而且还能使我们更好地理解问题及其解法。
运筹学教案动态规划一、引言1.1 课程背景本课程旨在帮助学生掌握运筹学中的动态规划方法,培养学生解决实际问题的能力。
1.2 课程目标通过本课程的学习,学生将能够:(1)理解动态规划的基本概念和原理;(2)掌握动态规划解决问题的方法和步骤;(3)能够应用动态规划解决实际问题。
二、动态规划基本概念2.1 定义动态规划(Dynamic Programming,DP)是一种求解最优化问题的方法,它将复杂问题分解为简单子问题,并通过求解子问题的最优解来得到原问题的最优解。
2.2 特点(1)最优子结构:问题的最优解包含其子问题的最优解;(2)重叠子问题:问题中含有重复子问题;(3)无后效性:一旦某个给定子问题的解确定了,就不会再改变;(4)子问题划分:问题可以分解为若干个子问题,且子问题之间是相互独立的。
三、动态规划解决问题步骤3.1 定义状态状态是指某一阶段问题的一个描述,可以用一组变量来表示。
3.2 建立状态转移方程状态转移方程是描述从一个状态到另一个状态的转换关系。
3.3 确定边界条件边界条件是指初始状态和最终状态的取值。
3.4 求解最优解根据状态转移方程和边界条件,求解最优解。
四、动态规划应用实例4.1 0-1背包问题问题描述:给定n个物品,每个物品有一个重量和一个价值,背包的最大容量为W,如何选择装入背包的物品,使得背包内物品的总价值最大。
4.2 最长公共子序列问题描述:给定两个序列,求它们的最长公共子序列。
4.3 最短路径问题问题描述:给定一个加权无向图,求从源点到其他各顶点的最短路径。
5.1 动态规划的基本概念和原理5.2 动态规划解决问题的步骤5.3 动态规划在实际问题中的应用教学方法:本课程采用讲授、案例分析、上机实践相结合的教学方法,帮助学生深入理解和掌握动态规划方法。
教学评估:课程结束后,通过课堂讨论、上机考试等方式对学生的学习情况进行评估。
六、动态规划算法设计6.1 动态规划算法框架介绍动态规划算法的基本框架,包括状态定义、状态转移方程、边界条件、计算顺序等。
第五章刼态规刻(Dynamic programming) 研究多阶段决策问题R.E.Bellman 1951年提出动态规划。
1957年出版Dynamic Programming应用:最优调度、资源分配最优路径、最优控制设备更新、库存问题§ 2•多卧段决策问龜例.某产品从A城运至F城,其间要经过若干个城镇和若干条道路,路线结构如图所示, 图中给出了每段道路的运费(元),试选择一条合理的运输路线,使总运费最小?分析:力案①:A-Bl-Cl-El-F运费:26元方案②:A->B3->C3-E3-F 运费:22元方案③:A->B2->Cl->E2->F 运费:18元锻优方案:方案③§ 3•基本概念1 •阶段和阶段变量壬尸"〜阶段:过程的划分,包括时间、空间的划分,阶段数:n阶段变量:描述阶段的变量用£表示,&1,2,.•…,n2 •状态和状态变量状态:描述过程的必要信息。
状态应具仃无后效性:若给定了某阶段状态,则在这阶段以后过程的发展不受这阶段以前各阶段状态的影响.状态变量:描述状态的变量,用s表示。
»:表示第阶段的状态变量S A :表示第阶段状态变量篠合Sk e Sk如£[ = 4 = S],52 = B\ e S2 = {B[,82,83}53 = {C],C2,C3} , S4 = {Ex£"2,E3}S4+l={F} = F决策:决定(选择),从一个阶段的状态到下一个阶段状态的选择。
'决策变量:描述决策的变量,月U表示. u k=u k(s k)表示第邓介段处于》的决策变量D k = Dg表示第郊介段处于时决策变量的集合心wDg如》2(31)= {w2(^l)=G,W2(^I)=%2(B])= C] W Z)2(B1)4 •策略策略:决策按顺序构成的序列,用卩表示。
运筹学教案动态规划教案章节一:引言1.1 课程目标:让学生了解动态规划的基本概念和应用领域。
让学生掌握动态规划的基本思想和解决问题的步骤。
1.2 教学内容:动态规划的定义和特点动态规划的应用领域动态规划的基本思想和步骤1.3 教学方法:讲授法:介绍动态规划的基本概念和特点。
案例分析法:分析动态规划在实际问题中的应用。
教案章节二:动态规划的基本思想2.1 课程目标:让学生理解动态规划的基本思想。
让学生学会将问题转化为动态规划问题。
2.2 教学内容:动态规划的基本思想状态和决策的概念状态转移方程和边界条件2.3 教学方法:讲授法:介绍动态规划的基本思想。
练习法:通过练习题让学生学会将问题转化为动态规划问题。
教案章节三:动态规划的求解方法3.1 课程目标:让学生掌握动态规划的求解方法。
让学生学会使用动态规划算法解决问题。
3.2 教学内容:动态规划的求解方法:自顶向下和自底向上的方法动态规划算法的实现:表格化和递归化的方法3.3 教学方法:讲授法:介绍动态规划的求解方法。
练习法:通过练习题让学生学会使用动态规划算法解决问题。
教案章节四:动态规划的应用实例4.1 课程目标:让学生了解动态规划在实际问题中的应用。
让学生学会使用动态规划解决实际问题。
4.2 教学内容:动态规划在优化问题中的应用:如最短路径问题、背包问题等动态规划在控制问题中的应用:如控制库存、制定计划等4.3 教学方法:讲授法:介绍动态规划在实际问题中的应用。
案例分析法:分析实际问题,让学生学会使用动态规划解决实际问题。
教案章节五:总结与展望5.1 课程目标:让学生总结动态规划的基本概念、思想和应用。
让学生展望动态规划在未来的发展。
5.2 教学内容:动态规划的基本概念、思想和应用的总结。
动态规划在未来的发展趋势和挑战。
5.3 教学方法:讲授法:总结动态规划的基本概念、思想和应用。
讨论法:让学生讨论动态规划在未来的发展趋势和挑战。
教案章节六:动态规划的优化6.1 课程目标:让学生了解动态规划的优化方法。