大学本科-运筹学-教程-运筹学---第八章-图与网络分析

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资源描述

一、考虑下面给出的不完全初始单纯形表:C63025000θcBxBbX1X2X3X4X5X640310100500210102021-1001σ1、把上面的表格填写完整;2、按照上面的完整表格,写出此线性规划模型;3、写出初始基可行解和其对应的目标函数值;4、为下一次迭代确定进基变量和出基变量,说明理由,并在表格上标出主元素。5、若解得此模型对偶问题最优解之一y1﹡=m,试说明其经济意义。二、求解下列运输问题,说明初始调运表中某变量检验数为负的经济意义。销地产地B1B2B3B4产量A1A283741642088A3571062销量5526三、五人翻译五种外文的速度(百个印刷符号/小时)如下表所示:语种人英俄日德法甲乙98456981056丙97358丁48695戊653108若规定每人专门负责一个语种的翻译工作,应如何指派,使总的翻译效率最高?作业:将资金分配看作三阶段的动态过程1(项目A)2(项目B)3(项目C)可分配资金S1百万元可分配资金S2可分配资金S3分配U1百万元分配u2S4=0分配u3资源分配问题模型1、设阶段为分配过程(步骤),K=1,2,32、状态变量SK为第K步可供分配的资金数(百万元)3、决策变量UK为分配给第K各项目的资金数4、状态转移方程:SK+1=SK-UK5、gK(UK)为UK资金分配给该项目所产生的收益6、fk(Sk)=max{gK+fk+1(SK+1)}f4(S4)=0基本方程边界条件1、f4(S4)=0,fk(Sk)=max{gK(UK)+fk+1(SK+1)}2、K=3时,S3=0,1,2,3,4=max{g3(U3)+f4(S4)}=max[g3(U3)]∴U3=0,1,2,3,4f3(S3)1(项目A)2(项目B)3(项目C)可分配资金S1百万元可分配资金S2可分配资金S3分配U1百万元分配u2S4=0分配u32、K=3时,S3=0,1,2,3,4U3=0,1,2,3,4f3(S3)=max{g3(U3)+f4(S4)}=max[g3(U3)]47070437070326868216262103838043210U3﹡f3(S3)g3(U3)U3S301234A3841486066B4042506065C38626870703、K=2时,S2=0,1,2,3,4B:分U2,盈利g2(U2)C:分S2-U2,盈利f3(S3)f2(S2)=max{g2(U2)+f3(S3)}312265+3860+6250+6842+7040+70211260+3850+6242+6840+70010850+3842+6240+68010242+3840+6207840+384321043210U2﹡f2(S2)g2(U2)+f3(S3)U2S2S3f3(S3)U3﹡0380162126823703470401234A3841486066B4042506065C38626870703、K=1时,S1=4甲:分U1,盈利g1(U1)乙+丙:分4–U1,盈利f2(S2)f1(S1)=max{g1(U1)+f2(S2)}316266+7860+10248+10841+11238+122443210U1﹡f1(S1)g1(U1)+f2(S2)U1S1S3f3(S3)U3﹡07801102021080311224122301234A3841486066B4042506065C3862687070资金分配问题最优方案A:追加投资3百万元B:0C:追加投资1百万元最大盈利162百万元s.t.X11+X12+X13+X14+X15≤1,X21+X22+X23+X24+X25≤1X31+X32+X33+X34+X35≤1,设xij=1第i电厂在第j年投资0第i电厂在第j年不投资X41+X42+X43+X44+X45≤170X11+50X21+60X31+40X41≥30,70(X11+X12)+50(X21+X22)+60(X31+X32)+40(X41+X42)≥50,70(X11+X12+X13)+50(X21+X22+X23)+60(X31+X32+X33)+40(X41+X42+X43)≥70,70(X11+X12+X13+X14)+50(X21+X22+X23+X24)+60(X31+X32+X33+X34)+40(X41+X42+X43+X44)≥90,70(X11+X12+X13+X14+X15)+50(X21+X22+X23+X24+X25)+60(X31+X32+X33+X34+X35)+40(X41+X42+X43+X44+X45)≥110作业:9468585910697358486951053681642525104137526241505742minZ′=∑∑(-cij)xijminZ〞=∑∑(M-cij)xij其中M是一大的常数目标函数极大化maxZ=∑∑cijxij0310234003115406020303530第八章图与网络分析图论的起源哥尼斯堡七桥问题ABDCABCD一笔划问题V1V2V3V5V4中国邮递员问题(管梅谷)右图为一街道图。点表示街口,线表示街道。v点处有一邮局。某邮递员从邮局v出发送邮件,需每条街至少经过一次,最后回到邮局。问他应怎样选择路线,才能使走的路程最短?v图的基本概念图:反映现象之间关系的工具,由点和点间连线组成。如四国单循环制足球邀请赛,以图表示赛制V1V2V3V4例:(V1)张林(V2)孙(V3)(V4)李吴(V6)王(V5)郑(V7)(V1)张孙(V2)林(V3)(V4)李吴(V6)王(V5)郑(V7)若以图表示比赛结果V1V2V3V4(V1)张王(V2)孙(V3)(V4)李吴(V6)林(V5)郑(V7)无向图•两点间不带箭头的联线称边边的集合记为E点的集合记为V•一个由点及边构成的图,称为无向图,记为G=(V,E)V1V2V3V4有向图•两点间带箭头的联线称弧弧的集合记为A•一个由点及弧构成的图,称为有向图,记为D=(V,A)V1V2V3V4点的次•以点v为端点的边的个数称为点v的次•次为1的点——悬挂点•次为0的点——孤立点天津南京常州上海杭州郑州连云港济南徐州台北链和圈•链中,若vi1=vik,则称此链为一个圈。•一个点边交错的序列(vi1,ei1,vi2,ei1,…vik-1,eik-1,vik)称为一条联结vi1和vik链。V1V2V3V5V4e1e3e2e4e5e6e7连通图•图G=(V,E)中,若任何两点之间,至少有一条链,则称G为连通图,否则为不连通图。路和回路•在有向图中,若点弧交错形成的链中弧方向均相同,则为一条路。•有向图中若点弧交错形成的圈中弧方向均相同,则为一条回路。v7v6v5v4v3v26341014366122410v8v1支撑子图•给定图G=(V,E),若有图G′=(V′,E′),使V′=V,E′∈E,则G′称G是的一个支撑子图。V1V2V3V5V4e1e3e2e4e5e6e7V1V2V3V5V4e1e3e2e5e6树一个无圈的连通图为树。树的性质如下:•必有次为1的点,称为树叶。•树是无回路的连通图,所以任意两点之间有且仅有一条通路,任意去掉一个树枝,树被分成不连通图。天津南京常州上海郑州连云港济南徐州树•树的任意两个顶点间加一条边,构成一个回路,不再成为树。•一个连通图有很多树,这些树都是原连通图的部分图,即包括了原连通图的所有顶点。天津南京常州上海郑州连云港济南徐州支撑树•若图T=(V,E′)是图G=(V,E)的支撑子图,且G′是一个树,则称T是G的一个支撑树。V1V2V3V5V4e1e3e2e4e5e6e7V1V2V3V5V4e1e2e4e5最小支撑树•在图G=(V,E)中,对每条边[vi,vj]相应给一个数wij,则G为赋权图,wij称为边[vi,vj]上的权。权可表示距离、时间、费用等。w12w25w23w34w45w15V1V2V3V5V4w25最小支撑树•若T=(V,E′)是图G=(V,E)的一个支撑树,则E′中所有边的权之和为支撑树T的权。•若支撑树T﹡的权w(T﹡)是G的所有支撑树的权中最小者,则称T﹡是G的最小支撑树(最小树)。w12w25w23w34w45w15V1V2V3V5V4w25w12w23w45w15V1V2V3V5V4w12w23w34w45V1V2V3V5V4w12w23w34V1V2V3V5V4w25w12w25w23w34w45w15V1V2V3V5V4254453v1v2v3v4243v1v2v3v4最小支撑树的避圈法w(T﹡)=9最小支撑树的破圈法254453v1v2v3v4254453v1v2v3v4w(T﹡)=9例:某大学准备对所属的7个学院办公室计算机联网,可能连通的途径如图,请设计一个铺线方法既能连通7个学院办公室,又使总的线路长度最短。v1v2v3v4v5v6125333748v7104v1v2v3v4v5v6125333748v7123337v1v2v3v4v5v6v7104w(T﹡)=19最短路问题v1v8v7v6v5v4v3v26341014366122410﹢∞﹢∞﹢∞﹢∞\v16v13v11v411v59v35v26v510v512\\\\\\\\0Dijkstra标号法•使用两种标号给图中每一点vi标号:T标号(Temporarylabel),P标号(Permanentlabel)。•给vi点一个P标号时,表示从始点vs到vi点的最短路权,此标号不再改变;给vi点一个T标号时,表示从vs到vi点的最短路权的上界,是一种临时标号,没有得到P标号的点都是T标号。•计算的每一步就是把某一点的T标号改为P标号,当所有点都得到P标号时,计算结束。Dijkstra标号法步骤1、给始点vs以P标号,P(vs)=0,其余各点给T标号,T(vi)=﹢∞2、若vi点为刚得到P标号的点,考虑与vi相邻的另一顶点vj,且vj为T标号。对vj的T标号进行如下更改:T(vj)=min[T(vj),P(vi)+Lij]3、比较所有具有T标号的点,把最小者改为P标号若全部点均为P标号则停止,否则转回第2步。无向图的Dijkstra标号法v1v9v8v7v6v5v4v3v26334210143662122﹢∞\65\﹢∞3\﹢∞\﹢∞7\﹢∞1110\\﹢∞8\1﹢∞9\﹢∞12\\6\110用最短路解设备更新问题v1v2v3v4v5v6161822413022301659312317412317V1,0V1,16V1,22V1,41V1,30V1,59V2,57V3,53V4,53年数0-11-22-33-44-5费用5681118年份12345价格1111121213v1v2v3v4v5v6161822413022301659312317412317V1,0V1,16V1,22V1,41V1,30V1,59V2,57V3,53V4,53网络最大流问题vsv4v2vt(4,3)(3,2)(5,2)(1,1)(5,3)(2,1)v3v1(4,2)例:流量容量基本概念1、网络在有向连通图D=(V,A)中,D的每条弧上有非负数的权Cij(弧的容量),且存在一个发点Vs和一个收点Vt,则称此D为网络。记为:D=(V,A,C)vsv3v4v2v1vt2411532532、流•在网络D=(V,A,C)中,对任一弧(vi,vj)有流量fij,称集合f={fij}为网络上的一个流。vsv3v4v2v1vt(4,3)(3,3)(5,1)(1,1)(3,0)(2,2)(5,3)(2,1)Cij(1,1)2、流•如:vsv3v4v2v1vt3311023113、可行流vsv3v4v2v1vt(4,3)(3,3)(5,1)(1,1)(3,0)(2,2)(5,3)(2,1)(1,1)(3,4)(5,2)3、可行流•满足下列条件的流称为可行流。(1)容量限制条件:0≤fij≤Cij(2)平衡条件:对于中间点:流入的流量=流出的流量对于发点Vs和收点Vt:Vs的流出量=Vt的流入量•对于一个网络,可行流

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