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若干运筹学优化方法的MATLAB的设计策略 | |||||
收集整理:佚名 来源:本站整理 时间:2012-06-29 22:17:52 点击数:[] ![]() |
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第一章 前 言
自二战来,运筹学家们在解决后勤保障、潜艇战术等一系列军事问题上作出了巨大的成就。之后运筹学被广泛应用到企业管理之中,在部门企业取得成功以后,运筹学的应用得到了迅速的发展。随后,几乎在所有发达国家中都掀起了一股研究和应用运筹学和科学管理的热潮。我国在运筹学学科研究方面并不落后,运用线性规划进行全国范围的粮食、钢材的合理调运等,许多企业的作业调配、工序安排,场地选择等,也使用了运筹学方法,取得了显著的效果。
运筹学是一门实用性很强的科学,解决了多方面的问题,它是经济中定量分析的一个重要工具。但是运筹学的计算难度大,原有的电算程序可读性差,于是科技人员想办法开发了一些运筹学应用软件,通过编程实现,其中,由美国MathWord公司推出的一种计算机语言—MATLAB语言就是很好的计算工具,它具有编程效率搞、计算功能程、使用简便、易于扩充的特点。多年来用来解决运筹学问题,效果显著。基于MATLAB的上述优势,本文采用MATLAB语言来求解运筹学的一些问题。
本课题选用运筹学中的三种方法,结合现代社会中的问题(余姚市城乡生活标准测定,某单位分派干部到各部门和杭州至青川的最短路线搜索),设计数学模型,利用MATLAB编程求解,MATLAB语言得到很好的应用。第二章介绍了线性规划在实际问题的运用,至今有很多软件来解决这一类线性规划问题,如LINDO,LINGO等,对于简单的线性规划问题,也许它们更快更准确,但是对于很多复杂的线性规划,它们就很有可能完成不了,或者因为某些限制求解很慢。所以利用功能十分强大的MATLAB语言求解线性规划就变得十分重要了。第三章介绍了整数规划的运用,求解了一个非标准的指派问题,求解指派问题至今最经典的算法是匈牙利算法,除了MATLAB语言实现这一算法外,C,C++等也都可以实现,但是对于系数矩阵阶数不是特别大的情况下,用MATLAB语言的枚举法也不失为一个很好的解决途径,因为它易懂明白。本课题指派问题就是利用了MATLAB语言实现指派问题的枚举法。第四章介绍了动态规划的运用,实现了找寻最短路的算法。求解指定两点间的最短路。Dijkstra算法已经算是经典,但是如果要求求解网络上任意两点间的距离,Dijkstra算法就比较繁琐,所以本课题利用Flyod算法来解决这一问题,值得一提的是这算法同样可以通过C,C++等来实现,但是通过MATLAB来实现更为简洁明了,有效。所以利用MATLAB语言来实现上述方法就有了实用性和有效性。
我们在运筹学课堂上学习了很多运筹学算法,都是通过手工计算,本课题将借助MATLAB语言计算一些算法。通过分析讨论我们将会发现,通过使用MATLAB软件大大加快好提高运筹学中的运算速度及其解题准确性,因此我们可以看到学科间的很多知识是相互联系并且融会贯通的。另外,更重要的是培养了我们的动手能力和开展科研的能力。
第二章 线性规划问题的MATLAB实现
2.1 线性规划数学原理
线性规划是处理线性目标函数和线性约束的一种较为成熟的方法,目前已经广泛应用于军事、经济、工业、农业、教育、商业和社会科学等许多方面。线性规划问题的标准形式是:
(2.1)
写成矩阵形式为:
(2.2)
其中, ,
其中, 为n维列向量。
线性规划的标准形式要求目标函数最大化,约束条件取等式,变量非负。不符合这几个条件的线性模型要首先转化成标准形。
线性规划的求解方法主要是单纯形法,该法由Dantzig于1947年提出,以后经过多次改进。单纯形法是一种迭代算法,它从所有基本可行解的一个较小部分中通过迭代过程选出最优解。其迭代过程的一般描述为:
1. 将线性规划化为典范形式,从而可以得到一个初始基本可行解 (初始顶点),将它作为迭代过程的出发点,其目标值为z( );
2. 寻找一个基本可行解 ,使z( )≤z( )。方法是通过消去法将产生x(0)的典范形式化为产生 的典范形式;
3. 继续寻找较好的基本可行解 , , ,使目标函数值不断改进,即z( )≥z( ) ≥z( ) ≥ 。当某个基本可行解再也不能被其它基本可行解改进时,它就是所求的最优解。
Matlab优化工具箱中采用的是投影法,它是单纯形法的一种变种。
2.2 MATLAB函数Linprog简介
利用MATLAB求解线性规划问题,以下主要用到linprog函数。linprog适用于有约束
条件的线性问题的最小值求解,其形式为:
[x,fval,exitflag,output,lamda]=linprog(f,a,b,aeq,beq,lb,ub)。
此时线性规划的标准型写成:
&nb
[9] [10] ... >>
提供人:佚名 | |
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