凸二次规划的原-对偶内点算法
遗传算法合集
遗传算法合集 遗传算法简介 遗传算法是一类模拟生物进化的智能优化算法，它是由J.H.Holland于六十年代提出的。目前，遗传算法已成为进化计算研究的一个重要分支。 与传统优化方法相比，遗传算法的优点是： ·群体搜索 ·不需要目标函数的导数 ·概率转移准则 遗传算法研究热点 ·收敛性证明 ·新型高效的遗传算子设计 ·遗传算法与局部优化算法的结合 ·遗传算法在各领域的应用研究 ·软计算与计算智能中的遗传算法 遗传算法著作 1.陈国良等，遗传算法及其应用，国防出版社 2.J.H.Holland,Adaptation in Natural and Artificial Systems, Ann Arbor: Univ. of Michigan Press, 1975 3.D.E.Goldberg,Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning. Reading, MA: Addison-Wesley, 1989 4.L.D.Davis, Handbook of Genetic Algorithms, Van Nostrand Reinhold 5.Z.Michalewicz, Genetic Algorithms + Data Structures=Evolution Programs, Spinger
Press,1996 6.M.Gen,R.Cheng,Genetic Algorithms & Engineering Design, 1997 7.Wiely,Genetic Algorithms in Engineering and Computer Science,1995 8.M.Mitchell,An Introducion to Genetic Algorithms,1996 9.Davis,Genetic Algorithms and Simulated Annealing,1987 10.Davidor,Genetic Algorithms and Robotics,1991 11.Koza,Genetic Programming,1992 12.Bauer,Genetic Algorithms and Investiment Strategies,1994 遗传算法站点 1.The Genetic Algorithms Archive https://www.360docs.net/doc/f111459039.html,/galist/ 2.Genetic Adaptive Systems LAB (GASLAB) GASLAB is hosted by the Computer Science Department of the University of Nevada-Reno. https://www.360docs.net/doc/f111459039.html,/~sushil/papers/conference/conf.html https://www.360docs.net/doc/f111459039.html,/ 3.http://www.mat.sbg.ac.at/~uhl/GA.html 4.https://www.360docs.net/doc/f111459039.html,/research/gag/ email:kdejong@https://www.360docs.net/doc/f111459039.html, publications: (downloading website) https://www.360docs.net/doc/f111459039.html,/research/gas/pubs.html 5.Illinois Genetic Algorithms Laboratory Prof. David E. Goldberg, Director https://www.360docs.net/doc/f111459039.html,./illigal.home.html 6.Michigan State University Genetic Algorithms Research and Applications Group (GARAGE) Bill Punch (punch@https://www.360docs.net/doc/f111459039.html,,517-353-3541) Erik Goodman (goodman@https://www.360docs.net/doc/f111459039.html,,517-355-6453) https://www.360docs.net/doc/f111459039.html,/
04-第三章 线性规划及其原始-对偶算法-1(第3次课)
第三章 线性规划及其原始－对偶算法（I ） 3.1 线性规划问题的历史 线性规划问题最早是由G .B.Dantzig 在1947年以前设想出来的。他当时作为联邦空军审计员的一名数学顾问，需要开发一个数学规划的工具，用于制定布置、训练、后勤保障的方案。 由于这项工作，他于1948年出版了《线性结构的规划》一书。 1948年夏天：T.C. Koopmans&G .B.Dantzig 提出了“线性规划”的名称； 1949年：G .B.Dantzig 提出了单纯形方法。 在此之前：Fourier, W.Karush, L.V . Kantorovich 等人的工作都曾涉及到线性规划的有关工作。 1950－1960：线性规划的理论得到了进一步的发展； 1975年：L.V . Kantorovich 和T.C. Koopmans 获得诺贝尔经济奖－对资源最优分配理论的贡献； 1979年：L.G .. Khanchian 的椭球算法； 1984年：N. Karmarkar 的投影尺度算法。 3.2 线性规划问题的几何解释 一、线性规划问题的标准型 min ..0 c x Ax b s t x Τ=?? ≥? (LP) 其中,,,n n m m n x R c R b R A R ×∈∈∈∈。 另外，总假设： 的元素都为整数，rank 0.b ≥),,(c b A m A =)(记： 可行域： {:,n P x R Ax b x =∈=≥0}}最优解集： *{:(LP)P x P x =∈是的最优解为了深入理解线性规划的目标函数和约束条件，我们首先介绍一些基本的概念。 二、平面、半空间、多面体
线性规划的对偶原理
线性规划的对偶原理 3.1 线性规划的对偶问题 一、 对偶问题的提出 换位思考 家具厂的线性规划问题，该问题站在家具厂管理者的角度追求销售收入最大 213050max x x z += ?? ? ??≥≤+≤+0 ,50212034212121x x x x x x 某企业家有一批待加工的订单，有意利用该家具厂的木工和油漆工资源来加工他的产品。他 需要与家具厂谈判付给该厂每个工时的价格。如果该企业家已对家具厂的经营情况有详细了 解，他可以构造一个数学模型来研究如何才能既让家具厂觉得有利可图，肯把资源出租给他， 又使自己付的租金最少。 目标:租金最少；1y -付给木工工时的租金；2y -付给油漆工工时的租金 2150120min y y w += 所付租金应不低于家具厂利用这些资源所能得到的利益 1）支付相当于生产一个桌子的木工、油漆工的租金应不低于生产一个桌子的收 入 502421≥+y y 2）支付相当于生产一个椅子的木工、油漆工的租金应不低于生产一个椅子的收 入 30321≥+y y 3）付给每种工时的租金应不小于零 0,021≥≥y y 二、 原问题与对偶问题的数学模型 1. 对称形式的对偶
原问题和对偶问题只含有不等式约束时，一对对偶问题的模型是对称的，称为对称形式的对偶。 原问题： ?? ? ??≥≥=0min X b AX CX z 对偶问题： ?? ? ??≥≤=0max Y C YA Yb w 2. 非对称形式的对偶 若原问题的约束条件全部是等式约束（即线性规划的标准型），即 ?? ? ??≥==0min X b AX CX z 则其对偶问题的数学模型为 ?? ? ??≤=是自由变量Y C YA Yb w max 可把原问题写成其等价的对称形式： min z =CX AX ≥b AX ≤b X ≥0 即 min z =CX ? ? ????-A A X ≥??????-b b X ≥0 设Y 1=(y 1,y 2,…,y m ), Y 2=(y m+1,y m+2,…,y 2m )。根据对称形式的对偶模型，写出上述问题的对偶问题：
第3章 对偶理论
第3章 对偶理论 §3.1 线性规划的对偶理论 3.1.1 对偶问题的表述 对称形式的对偶： （L ） cx min (D) wb max s.t. b Ax ≥ s.t. c wA ≤ 0≥x 0≥w 其中c 为n 维行向量，A 为n m ?矩阵，b 为m 维列向量，x 表示n 维列向量，w 表示m 维行向量。 称(D)为线性规划(L)的对偶规划问题。 定理1 (L)与(D)互为对偶规划问题。――（对合性） 例 设原问题 对偶问题 , 1 2 5 s.t.min 2121212 1≥≥-≥+-x x x x x x x x 0, 12 1 s.t.5 max 21212121≥-≤-≤++w w w w w w w w 非对称形式的对偶： （LP ） cx min (DP) wb max s.t. b Ax = s.t. c wA ≤ 0≥x 例 设原问题 对偶问题 ,, 5 23 4 s.t.345min 3213213213 21≥=++=++++x x x x x x x x x x x x 3 42 53 s.t.54 max 21212121≤+≤+≤++w w w w w w w w 一般线性规划问题： 可化为上述二者之一讨论其对偶问题，也可直接写出对偶问题，详细的对应法则见教材（陈宝林）124页。
直接写出对偶的弊端之一是对偶最优解不易确定，而对称形式和非对称形式对偶的最优解都可由原问题的单纯形乘子确定出来。 3.1.2 对偶定理(强对偶定理和弱对偶定理) 定理2 (弱对偶定理)：设x 和w 分别是 （L ） cx min 和 (D) wb max s.t. b Ax ≥ s.t. c wA ≤ 0≥x 0≥w 的可行解，则有下列不等式成立： b w x c ≥ 证明：由于b x A ≥和0≥w ，则有b w x A w ≥。 由于A w c ≥和0≥x ，则有x A w x c ≥。 因此有b w x c ≥ 推论 1 设x 和w 分别是(L)和(D)的可行解，且有b w x c =，则x 和w 分别是(L)和(D)的最优解。 推论2 如果(L)的目标函数在可行集上无下界，则对偶规划(D)无可行解。 推论3 如果(D)的目标函数在可行集上无上界，则原始规划(L)无可行解。 定理3 (强对偶定理)：如果互为对偶规划的两个问题之一有最优解，则另一个问题也有最优解，并且二者的目标值相等。 证明：设原问题（L ）存在最优解，引进松弛变量，写成等价形式： s.t. min ≥≥=-v x b v Ax cx （1） 由于（1）存在最优解，因此可以用单纯形方法求出它的一个最优基本可行解，不妨设该最优解是?? ????=v x y ，相应的最优基是B 。此时所有判别数均非正，即 j c p w j j ?≤- ,0 （2） 1-=B c w B 为单纯形乘子。
5.1 几个重要算法的计算复杂度讨论
第五章 组合优化问题的有效算法 5.1 几个重要算法的计算复杂度讨论 一、线性规划问题的单纯形算法不是多项式时间算法 Klee 和Minty 1972给出了第一这样的例子。 首先要有一个有界多面体，它有指数个顶点。例如，一个立方体： 3,2,1,10=≤≤j x j 有23＝8个顶点。 d －维立方体： d j x j ,,2,1,10L =≤≤ 有d 2个顶点。每一个顶点对应于},,,{21d x x x L 的一个子集，使得该子集中的元素等于1，其余为0。
对于2 1 0< <ε，构造立方体： d j x x x x j j j ,,3,2,1,1, 1111L =?≤≤≤≤??εεε 这个有界多面体是d －维立方体的一个摄动，当0→ε时，它趋于d －维立方体。 为了把上述有界多面体化为标准形式，引进d 个松弛变量： d s s s ,,,21L 和d 个剩余变量： d r r r ,,,21L 因此，有d m 2=个方程，d n 3=个变量，最大化d x ，就构造出如下的线性规划问题： 对于2 1 0<<ε，在d 维空间中构造d 2个约束方程，d 3个变量的线性规划问题： 1x 0x 7 x
d j s r x d j s x x r x x s x r x x j j j j j j j j j d ,,2,1, 0,,,,3,2101min 111111L L =≥==++=??=+=????εεε (LP) 定理5.1 对于每个1>d ，存在线性规划问题，它有d 2个约束方程，d 3个变量，并且它的系数的绝对值为不超过4的整数。当用单纯形算法解这个线性规划问题时，其迭代步数可以为12?d 步。 对单纯形算法的进一步讨论： 1．单纯形算法的变形可以改变选入或退出规则（转轴规则）以避免经过每一个 顶点。但是，对于不同的变形的算法，可以找到不同的反例。这使得我们相信单纯形算法及其变形都不是多项式算法。 2．这种怀的例子在真实问题中很少发生。过去几十年的观察表明，对于中等规 模的实际问题，单纯形算法需要m 4至m 6的迭代步数来完成两阶段的计算。据推测，当n 相对于m 来说较大时，迭代次数预计为m α，其中 ????? ? + 基于对偶方法的变分光流改进算法 陈兵 重庆理工大学 摘要： 光流模型一：CLG 模型+（灰度守恒假设+梯度守恒假设）+非二次惩罚+SOR ．．． = ),(v u 光流模型二：CLG 模型+（灰度守恒假设+Laplacian 守恒假设）+非二次惩罚+SOR ．．．= ),(''v u 最终光流：对偶迭代),(v u 与),(''v u 理论依据： 光流三要素：光流产生速度场；是一种携带信息并具有光学特性的载体，如像素等；是三维场景运动对二维平面的投影成像。是带有灰度的像素点在图像平面上的运动而产生的瞬时速度场。 1. CLG 光流模型 1981年，Horn 和Schunck[5]假设两帧图像时间间距很小，图像中某点亮度与物体上对应点处的表面的反射率成比例并假设反射率平滑变化没有空间不连续。在排除对象彼此遮挡的情况下提出了光流算法的经典模型。 设),,(t y x f 是图像像素点),(y x 在t 时刻的亮度。假设t+1时刻，此像素点运动到)1,,(+++t v y u x f ，且亮度保持不变。 则有： )1,,(),,(+++=t v y u x f t y x f 对上式Taylor 展开并忽略二阶及其高阶分量有： 0=??+??+??t f v y f u x f 其中，u 、v 是二维光流水平与垂直分量，f 为灰度图像。在此基础上假设图像又具有连续 性和平滑性，加入平滑权重因子α建立光流数学模型 dxdy f vf uf v u E t y x HS )||)((),(22ωα?+++= ?? Ω 其中，222||||||v u ?+?=?ω。上述模型是一种全局光流方法（H-S 方法），该方法也最终成为了变分方法的理论基础。尽管这种算法可以得到稠密的光流场，但对噪声的鲁棒性很差。 同样是1981年，Lucas 和Kanade[8]利用图像的空间强度梯度，使用牛顿-拉夫逊迭代法提出了一种图像配准技术——局部光流方法（L-K 方法），其模型为 2)(*),(t y x LK f vf uf K v u E ++=ρ 其中，ρK 是以ρ为标准差的Gaussian 函数。L-K 方法使得光流在噪声情况下具有很好的鲁 棒性，但也只是得到稀疏的光流场。 Bruhn 等人结合了H-S 方法和L-K 方法的优缺点提出了CLG 光流模型[7]: 第二章线性规划的对偶问题 习题 2.1 写出下列线性规划问题的对偶问题 (1) max z ＝10x1＋x2＋2x3(2) max z ＝2x1＋x2＋3x3＋x4 st. x1＋x2＋2 x3≤10 st. x1＋x2＋x3 ＋x4≤5 4x1＋x2＋x3≤20 2x1－x2＋3x3＝－4 x j≥0 （j＝1,2,3）x1－x3＋x4≥1 x1，x3≥0，x2，x4无约束 (3) min z ＝3x1＋2 x2－3x3＋4x4(4) min z ＝－5 x1－6x2－7x3 st. x1－2x2＋3x3＋4x4≤3 st. －x1＋5x2－3x3≥15 x2＋3x3＋4x4≥－5 －5x1－6x2＋10x3≤20 2x1－3x2－7x3 －4x4＝2＝x1－x2－x3＝－5 x1≥0，x4≤0，x2，，x3无约束x1≤0，x2≥0，x3无约束 2.2 已知线性规划问题max z＝CX，AX=b，X≥0。分别说明发生下列情况时，其对偶问题的解的变化： （1）问题的第k个约束条件乘上常数λ（λ≠0）； （2）将第k个约束条件乘上常数λ（λ≠0）后加到第r个约束条件上； （3）目标函数改变为max z＝λCX（λ≠0）； 'x代换。 （4）模型中全部x1用3 1 2.3 已知线性规划问题min z＝8x1＋6x2＋3x3＋6x4 st. x1＋2x2＋x4≥3 3x1＋x2＋x3＋x4≥6 x3 ＋x4＝2 x1 ＋x3 ≥2 x j≥0（j＝1,2,3,4） (1) 写出其对偶问题； (2) 已知原问题最优解为x*＝（1，1，2，0），试根据对偶理论，直接求出对偶问题的最优解。 2.4 已知线性规划问题min z＝2x1＋x2＋5x3＋6x4 对偶变量 st. 2x1 ＋x3＋x4≤8 y1 2x1＋2x2＋x3＋2x4≤12 y2 x j≥0（j＝1,2,3,4） 其对偶问题的最优解y1*=4；y2*=1，试根据对偶问题的性质，求出原问题的最优解。 2.5 考虑线性规划问题max z＝2x1＋4x2＋3x3 st. 3x1＋4 x2＋2x3≤60 2x1＋x2＋2x3≤40 x1＋3x2＋2x3≤80 x j≥0 （j＝1,2,3） （1）写出其对偶问题 （2）用单纯形法求解原问题，列出每步迭代计算得到的原问题的解与互补的对偶问题的解； 2.1 写出线性规划问题的对偶问题，并进一步写出其对偶问题的对偶问题 (a) min z=2x1+2x2+4x3(b) max z=5x1+6x2+3x3 s.t. x1+3x2+4x3≥2 s.t. x1+2x2+2x3=5 2x1+x2+3x3≤3 -x1+5x2-3x3≥3 x1+4x2+3x3=5 4x1+7x2+3x3≤8 x1, x2≥0, x3无约束x1无约束,x2≥0, x3≤0 解：(a)对偶问题的原问题为 max w=2y1+3y2+5y3 s.t. y1+2y2+y3≤2 3y1+y2+4y3≤2 4y1+3y2+3y3=4 y1≥0, y2≤0, y3无约束 (b)原问题的对偶问题为 min w=5y1+3y2+8y3 s.t. y1-y2+4y3=5 2y1+5y2+7y3≥6 2y1-3y2+3y3≤3 y1无约束, y2≤0, y3≥0 2.3 已知线性规划问题： max z=x1+x2 s.t. -x1+ x2+ x3 ≤2 -2x1+x2- x3 ≤1 x1, x2, x3≥0 试应用对偶理论证明上述线性规划问题最优解为无界。 解：原问题的对偶问题为 min w=2y1+ y2 s.t. -y1- 2y2 ≥1 2y1+ 5y2 ≥1 y1- y2 ≥0 y1, y2≥0 由于约束条件3可得 y1-y2 ≥0 → y1≥y2 → -y1≤-y2 且y2≥0 所以 -y1-2y2 ≤-3y2≤0 （1） 由于约束条件1可得 -y1- 2y2 ≥1 （2） （1）（2）不等式组无解 所以其对偶问题无可行解,又知点X=(1,1,1)为原问题一个可行解,即原问题有可行解, 现在其对偶问题无可行解。根据对偶理论性质3原问题无界. 18.433 组合最优化 原始－对偶算法 October 28 授课教师：Santosh Vempala 在这一讲中，我们介绍互补松弛性条件并利用它们得到求解线性规划的原始－对偶方法。 1 互补松弛性 由前面的强对偶定理我们已经知道，下面两个线性规划都有可行解时其最优值是相等的，即 利用上面的结论，我们可以验证原始和/或其对偶问提解的最优性。 定理1. 设和分别是(P)和(D)的可行解，那么和是最优解当且仅当下面的条件成立： 证明：首先，由于和是可行解，故且 对下标和做加和，可得 把上面两式相加并利用强对偶定理，可得， 因此，不等式(1)和(2)一定为等式。故结论得证。□2 原始－对偶算法 定理1主要蕴含的结论是：如果和是可行解且满足互补松弛性条件，则他们是最优解。 这个结论产生了原始－对偶算法和出发，使之越来越满足互补松弛性 条件。 方便起见，我们考虑如下原始和对偶规划： 在这种形式下，互补松弛性条件可简化为： 原始－对偶算法步骤如下： 1、从(D)的一个可行解开始。在多数情况下得到这样的一个可行解要比求解线性 规划简单得多。 令 现在我们需要利用(3)得到(P)的一个可行解满足问题是有没有 一个满足这种性质的可行解。 2、写出限定原始规划(RP)如下： 事实上，(RP)的可行解即满足上述提到的性质(3)。这里，变量为人工变量。 如果为0，那么即为(P)的最优解。 3、如果，那么和是最优的。否则，这时我们写 出(RP)的对偶形式，称为(DRP)，并求其解 4、令来改进（D）的解，其中的取值需满足是可行的，而且 由可行性可知，对有 又因为任意均有 所以当时可取任意正数。故取 则满足且是可行的。 又因为且， 注意，在上面的原始－对偶算法中，求解(DRP)通常要比求解(P)或(D)简单。实际上，在这种方法中，(P)和(RP)都是临时规划，我们真正想解的是(D)。为此，我们先解出(DRP)再用这个解来反复改进。 2.1 实例 考虑下面形式的最大流问题： 值得一提的是，在初始的最大流问题中，前三组约束为等式。但是我们将这三组不等式相加，得到0<=0，这些不等式的弱集蕴涵着等式。我们把上述表示形式作为(D)，取为零向量即 可得到它的一个可行解。现在我们直接给出(DRP): 第二章 线性规划的对偶问题 习题 2.1 写出下列线性规划问题的对偶问题 ⑴ max z = 10x i + X 2 + 2x 3 st. x i + X 2 + 2 X 3W 10 4x i + X 2 + X 3 W 20 X > 0 (j = 1,2,3) (3) min z = 3x i + 2 X 2 — 3x 3 + 4x 4 st. x i －2x 2+ 3x 3+ 4x 4W 3 X 2 + 3X 3 + 4X 4》一5 2x i — 3x 2 — 7x 3 — 4x 4= 2 = x i >0, X 4W 0, X 2，, X 3 无约束 (2) max z = 2x i + x 2+ 3x 3+ x 4 st. x i + x 2+ x 3 + x 4 W 5 2x i － x 2+ 3x 3 =－ 4 X i — X 3 + X 4> i X i , X 3 > 0, X 2, X 4 无约束 (4) min z =— 5 x i — 6x 2— 7x 3 st. — X i + 5X 2— 3X 3 > i5 — 5X i — 6X 2+ i0X 3 W 20 X i — X 2 — X 3=— 5 X i W 0, X 2>0 , X 3 无约束 2.2已知线性规划问题 max z = CX , AX=b , X >0。分别说明发生下列情况时，其对偶问题的解的 变化： (1 )问题的第k 个约束条件乘上常数 入(炉0); (2) 将第k 个约束条件乘上常数 入(苗0)后加到第r 个约束条件上； (3) 目标函数改变为 max z = 2CX (入工0)； 4)模型中全部 X i 用 3 X'i 代换。 2.3 已知线性规划问题 min z = 8X i + 6X 2+ 3X 3+ 6X 4 st. x i + 2X 2 + X 4》3 3x i + X 2 + X 3+ X 4 A 6 X 3 + X 4= 2 X i + X 3 A 2 X j A 0(j =i,2,3,4) (1) 写出其对偶问题； (2) 已知原问题最优解为 X*=(i ，i ，2，0) ，试根据对偶理论，直接求出对偶问题的最优解。 2.4 已知线性规划问题 min z = 2X i + X 2+ 5X 3+ 6X 4 对偶变量 st. 2X i + X 3+ X 4W 8 y i 2X i + 2X 2+ X 3+ 2X 4W i2 y 2 X j A 0(j =i,2,3,4) 其对偶问题的最优解 y i *=4； y 2*=i ，试根据对偶问题的性质，求出原问题的最优解。 2.5 考虑线性规划问题 maX z = 2X i + 4X 2+ 3X 3 st. 3X i +4 X 2+ 2X 3W 60 2X i + X 2+ 2X 3W 40 X i + 3X 2+ 2X 3W 80 X j A 0 (j = i,2,3) ( i )写出其对偶问题 ( 2)用单纯形法求解原问题，列出每步迭代计算得到的原问题的解与互补的对偶问题的解； ( 3)用对偶单纯形法求解其对偶问题，并列出每步迭代计算得到的对偶问题解及与其互补的对偶 问题的解； ( 4)比较( 2)和( 3)计算结果。 2.6已知线性规划问题 max z = 10x i + 5x 2 1、C4.5 机器学习中，决策树是一个预测模型；他代表的是对象属性与对象值之间的一种映射关系。树中每个节点表示某个对象，而每个分叉路径则代表的某个可能的属性值，而每个叶结点则对应从根节点到该叶节点所经历的路径所表示的对象的值。决策树仅有单一输出，若欲有复数输出，可以建立独立的决策树以处理不同输出。 从数据产生决策树的机器学习技术叫做决策树学习, 通俗说就是决策树。 决策树学习也是数据挖掘中一个普通的方法。在这里，每个决策树都表述了一种树型结构，他由他的分支来对该类型的对象依靠属性进行分类。每个决策树可以依靠对源数据库的分割进行数据测试。这个过程可以递归式的对树进行修剪。当不能再进行分割或一个单独的类可以被应用于某一分支时，递归过程就完成了。另外，随机森林分类器将许多决策树结合起来以提升分类的正确率。 决策树同时也可以依靠计算条件概率来构造。决策树如果依靠数学的计算方法可以取得更加理想的效果。 决策树是如何工作的 决策树一般都是自上而下的来生成的。 选择分割的方法有好几种，但是目的都是一致的：对目标类尝试进行最佳的分割。 从根到叶子节点都有一条路径，这条路径就是一条“规则”。 决策树可以是二叉的，也可以是多叉的。 对每个节点的衡量： 1) 通过该节点的记录数 2) 如果是叶子节点的话，分类的路径 3) 对叶子节点正确分类的比例。 有些规则的效果可以比其他的一些规则要好。 由于ID3算法在实际应用中存在一些问题，于是Quilan提出了C4.5算法，严格上说C4.5只能是ID3的一个改进算法。相信大家对ID3算法都很.熟悉了，这里就不做介绍。 C4.5算法继承了ID3算法的优点，并在以下几方面对ID3算法进行了改进： 1) 用信息增益率来选择属性，克服了用信息增益选择属性时偏向选择取值多的属性的不足； 2) 在树构造过程中进行剪枝； 3) 能够完成对连续属性的离散化处理； 4) 能够对不完整数据进行处理。 C4.5算法有如下优点：产生的分类规则易于理解，准确率较高。其缺点是：在构造树的过程中，需要对数据集进行多次的顺序扫描和排序，因而导致算法的低效。此外，C4.5只适合于能够驻留于内存的数据集，当训练集大得无法在内存容纳时程序无法运行。 来自搜索的其他内容： C4.5算法是机器学习算法中的一种分类决策树算法,其核心算法是ID3算法. 分类决策树算法是从大量事例中进行提取分类规则的自上而下的决策树. 决策树的各部分是: 根: 学习的事例集. 枝: 分类的判定条件. 叶: 分好的各个类. §4.3.2 ID3算法 1.概念提取算法CLS 1) 初始化参数C={E},E包括所有的例子,为根. 用对偶单纯形法求解线性 规划问题 The final edition was revised on December 14th, 2020. 例4-7用对偶单纯形法求解线性规划问题. Min z =5x1+3x 2 .-2 x1 + 3x 2 ≥6 3 x1 - 6 x 2 ≥4 Xj≥0（j=1,2） 解：将问题转化为 Max z = -5 x1 - 3 x 2 . 2 x1 - 3x 2+ x 3 = -6 -3 x1 + 6 x 2+ x 4 ≥-4 Xj≥0（j=1,2，3,4） 其中，x3 ，x4为松弛变量，可以作为初始基变量，单纯形表见表4-17. 表4-17 例4-7单纯形表 在表4-17中,b=-16<0,而y≥0,故该问题无可行解. 注意: 对偶单纯形法仍是求解原问题,它是适用于当原问题无可行基,且所有检验数均为负的情况. 若原问题既无可行基,而检验数中又有小于0的情况.只能用人工变量法求解. 在计算机求解时,只有人工变量法,没有对偶单纯形法. 3.对偶问题的最优解 由对偶理论可知,在原问题和对偶问题的最优解之间存在着密切的关系,可以根据这些关系,从求解原问题的最优单纯形表中,得到对偶问题的最优解. (1)设原问题(p)为 Min z=CX . ???≥=0X b AX 则标准型(LP)为 Max z=CX . ???≥=0X b AX 其对偶线性规划（D ）为 Max z=b T Y . ???≥=0X b AX 用对偶单纯形法求解（LP ），得最优基B 和最优单纯形表T （B ）。对于（LP ）来说，当j=n+i 时，有Pj=-e i ，c j =0 从而，在最优单纯形表T （B ）中，对于检验数，有 （σn+1，σn+2…σn+m ）=（c n+1，c n+2…，c n+m ）-C B B -1（Pn +1,Pn+2…,Pn+m ）=- C B B -1 (-I) 线性规划原问题与对偶问题的转化及其应用 摘要 线性规划对偶问题是运筹学中应用较广泛的一个重要分支，它是辅助人们进行科学管理的一种数学方法.线性规划对偶问题能从不同角度为管理者提供更多的科学理论依据，使管理者的决定更加合理准确.本文主要探讨了线性规划原问题与对偶问题之间的关系、线性规划原问题与对偶问题的转化以及对偶理论的应用.本文的研究主要是将复杂的线性规划原问题转化成对偶问题进行解决，简化了线性规划问题，使人们能够快速的找出线性规划问题的最优解. 关键词：线性规划；原问题；对偶问题；转化 Linear Programming is the Original Problem and the Transformation of the Dual Problem and Applications Abstract: Linear programming in operational research is research earlier, rapid development and wide application, the method is an important branch of mature, it is one of the scientific management of auxiliary people mathematical method. Can from different angles to linear programming dual problem for policy makers to provide more scientific theory basis. This article mainly probes into the linear programming problem and the relationship between the dual problem, linear programming problem and the transformation of the dual problem, the application of linear programming dual problem. This article is the complex of the original problem into its dual problem to be solved, simplifies the linear programming problem, enables us to rapidly find the optimal solution of linear programming problem. Keywords: linear programming; the original problem; the dual problem; conversion 线性规划的对偶问题文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58- 第二章线性规划的对偶问题 习题 2.1 写出下列线性规划问题的对偶问题 (1) max z ＝10x1＋ x2＋2x3 (2) max z ＝2x1＋ x2＋3x3＋ x4 st. x1＋ x2＋2 x3≤10 st. x1＋ x2＋ x3 ＋ x4≤5 4x1＋ x2＋ x3≤20 2x1－ x2＋3x3＝－4 x j≥0 （j＝1,2,3） x1－ x3＋ x4≥1 x1，x3≥0，x2，x4无约束 (3) min z ＝3x1＋2 x2－3x3＋4x4 (4) min z ＝－5 x1－6x2－7x3 st. x1－2x2＋3x3＋4x4≤3 st. －x1＋5x2－3x3≥15 x2＋3x3＋4x4≥－5 －5x1－6x2＋10x3≤20 2x1－3x2－7x3 －4x4＝2＝ x1－ x2－ x3＝－5 x1≥0，x4≤0，x2，，x3无约束 x1≤0， x2≥0，x3无约束 2.2 已知线性规划问题max z＝CX，AX=b，X≥0。分别说明发生下列情况时，其对偶问题的解的变化： （1）问题的第k个约束条件乘上常数λ（λ≠0）； （2）将第k个约束条件乘上常数λ（λ≠0）后加到第r个约束条件上；（3）目标函数改变为max z＝λCX（λ≠0）； （4）模型中全部x1用3 'x代换。 1 2.3 已知线性规划问题min z＝8x1＋6x2＋3x3＋6x4 st. x1＋2x2＋ x4≥3 3x1＋ x2＋ x3＋ x4≥6 x3 ＋ x4＝2 x1 ＋ x3 ≥2 x j≥0（j＝1,2,3,4） (1) 写出其对偶问题； (2) 已知原问题最优解为x*＝（1，1，2，0），试根据对偶理论，直接求出对偶问题的最优解。 2.4 已知线性规划问题min z＝2x1＋x2＋5x3＋6x4 对偶变量 st. 2x1 ＋x3＋ x4≤8 y1 2x1＋2x2＋x3＋2x4≤12 y2 x j≥0（j＝1,2,3,4） 其对偶问题的最优解y1*=4；y2*=1，试根据对偶问题的性质，求出原问题的最优解。 2.5 考虑线性规划问题max z＝2x1＋4x2＋3x3 st. 3x1＋4 x2＋2x3≤60 2x1＋ x2＋2x3≤40 x1＋3x2＋2x3≤80 x j≥0 （j＝1,2,3） （1）写出其对偶问题 （2）用单纯形法求解原问题，列出每步迭代计算得到的原问题的解与互补的对偶问题的解； （3）用对偶单纯形法求解其对偶问题，并列出每步迭代计算得到的对偶问题解及与其互补的对偶问题的解； （4）比较（2）和（3）计算结果。 线性规划原问题与对偶 问题的转化及其应用 Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT 线性规划原问题与对偶问题的转化及其应用 摘要 线性规划对偶问题是运筹学中应用较广泛的一个重要分支，它是辅助人们进行科学管理的一种数学方法.线性规划对偶问题能从不同角度为管理者提供更多的科学理论依据，使管理者的决定更加合理准确.本文主要探讨了线性规划原问题与对偶问题之间的关系、线性规划原问题与对偶问题的转化以及对偶理论的应用.本文的研究主要是将复杂的线性规划原问题转化成对偶问题进行解决，简化了线性规划问题，使人们能够快速的找出线性规划问题的最优解. 关键词：线性规划；原问题；对偶问题；转化LinearProgrammingistheOriginalProblemandtheTransformationoftheDu alProblemandApplications Abstract:Linearprogramminginoperationalresearchisresearchearlier,rapiddevelopmentandw ideapplication,themethodisanimportantbranchofmature,目录 1引言 线性规划问题是运筹学里的一个重要的分支，它的应用比较广泛，因而是辅助人们进行现代科学管理的一种数学方法.随着线性规划理论的逐步深入，人们发现线性规划问题具有对偶性，即每一个线性问题都伴有另外一个线性问题的产生，两者相互配对，密切联系，反之亦然.我们把线性规划的这个特性称为对偶性.于是，我们将其中的一个问题称为原问题，另一个问题则称为它的对偶问题.对偶性不仅仅是数学上的理论问题，而且也是线性规划中实际问题的内在经济联系的必然反映.我们通过对对偶问题的深入研究，发现对偶问题能从不同角度对生产计划进行分析，从而使管理者能够间接地获得更多比较有用的信息. 2文献综述 国内外研究现状 在所查阅到的国内外参考文献[1-15]中，有不少文章是探讨了原问题转化为对偶问题的方法以及对偶性质的证明，并在对偶理论的应用方面有所研究.如郝英奇，胡运权在[1]、[10]中主要介绍了线性规划中原问题与对偶问题中的一些基本概念，探究了实际问题中的数学模型以及解.孙君曼，冯巧玲，孙慧君，李淑君等在[2]中探讨了对偶理论中互补松弛定理在各种情况下的使用方法,使学生更好地掌握互补松弛定理的含义和应用方法.胡运权，郭耀煌，殷志祥等在[3]、[5]中系统的介绍了线性规划中原始问题与对偶问题的两种形式.郭鹏，徐玖平等在[6]、[8]中用不同例子来说明了原问题转化为对偶问题的必要性.崔永新等在[9]、[15]中探讨了对偶问题的相关定理以及对偶问题的可行解和最优解之间的若干性质.李师正，王德胜在[11]中探讨了如何用计算机计算对偶问题的最优解.岳宏志，蔺小林，孙文喻等在[12]、[14]中 3 线性规划的对偶问题 1． 试从经济角度解释对偶变量的含义。 答：假设有一企业欲将另一个企业拥有的资源收买过来，至少应付出多少代价，才能使此企业愿意放弃生产活动，出让资源。显然后者放弃自己组织生产活动的条件时，对同等数量资源出让的代价不低于该企业自己组织生产活动是的产值。 2． 判断下列说法是否正确 （1） 任何线性规划问题都存在其对偶问题 （正确） （2） 如果原问题存在可行解，则其对偶问题也一定存在可行解；（错） （3） 当原问题为无界解时，对偶问题也为无界解；（错） （4） 当对偶问题无可行解时，原问题一定具有无界解；（错） （5） 若原问题有无穷多最优解，则对偶问题也一定具有无穷多最优解 （错） 3写出下列线性规划问题的对偶问题： （1）321422min x x x w ++= 1x + 22x + 3x ≥ 2 21x + 2x +33x ≤ 6 1x +42x +63x ≤ 5 0,,321≥x x x 解： 123123123123123max 65222423640,0,0 w y y y y y y y y y y y y y y y =++++≤++≤++≤≥≥≥ （2）32132max x x x ++= 1x + 22x + 3x ≥10 31x +23x ≤15 1x +22x + 3x =12 321,0,0x x x ≤≥无约束 解： 12312313123123min 10151232 2 23210,0,w y y y y y y y y y y y y y y =++++≥+≤++=≤≥无约束 4. 用对偶单纯形法求解下述线性规划问题 （1）32118124min x x x w ++= （2）4321432min x x x x w +++= 1x +33x ≥ 3 1x +22x +23x +34x ≥30 22x +23x ≥ 5 21x +2x +33x +24x ≥20 0,,321≥x x x 0,,,4321≥x x x x （1） 转换化成标准形式： 1231342351~5min 41218332250 w x x x x x x x x x x =+++-=+-=≥ X=(0,2/3,1,0,0) (2)转化为标准形式 123412345123461~6min 2322330232200 w x x x x x x x x x x x x x x x =++++++-=+++-=≥ 第三章线性规划对偶理论与灵敏度分析习题 一、思考题 1．对偶问题和对偶变量的经济意义是什么？ 2．简述对偶单纯形法的计算步骤。它与单纯形法的异同之处是什么？ 3．什么是资源的影子价格？它和相应的市场价格之间有什么区别？ 4．如何根据原问题和对偶问题之间的对应关系，找出两个问题变量之间、解及检 验数之间的关系？ 5．利用对偶单纯形法计算时，如何判断原问题有最优解或无可行解？ 6．在线性规划的最优单纯形表中，松弛变量（或剩余变量）0>+k n x ，其经济意 义是什么？ 7．在线性规划的最优单纯形表中，松弛变量k n x +的检验数0>+k n σ（标准形为 求最小值），其经济意义是什么？ 8．将i j j i b c a ,,的变化直接反映到最优单纯形表中，表中原问题和对偶问题的解 将会出现什么变化？有多少种不同情况？如何去处理？ 二、判断下列说法是否正确 1．任何线性规划问题都存在且有唯一的对偶问题。 2．对偶问题的对偶问题一定是原问题。 3．若线性规划的原问题和其对偶问题都有最优解，则最优解一定相等。 4．对于线性规划的原问题和其对偶问题，若其中一个有最优解，另一个也一定 有最优解。 5．若线性规划的原问题有无穷多个最优解时，其对偶问题也有无穷多个最优解。 6．已知在线性规划的对偶问题的最优解中，对偶变量0>* i y ，说明在最优生产计 划中，第i 种资源已经完全用尽。 7．已知在线性规划的对偶问题的最优解中，对偶变量0=* i y ，说明在最优生产计 划中，第i 种资源一定还有剩余。 8．对于i j j i b c a ,,来说，每一个都有有限的变化范围，当其改变超出了这个范围 之后，线性规划的最优解就会发生变化。 9．若某种资源的影子价格为u ，则在其它资源数量不变的情况下，该资源增加k 个单位，相应的目标函数值增加 u k 。 10．应用对偶单纯形法计算时，若单纯形表中某一基变量0基于对偶方法的变分光流改进算法
线性规划的对偶问题
线性规划的对偶理论
原始-对偶算法
线性规划的对偶问题
机器学习10大经典算法
用对偶单纯形法求解线性规划问题
线性规划原问题与对偶问题的转化及其应用
线性规划的对偶问题
线性规划原问题与对偶问题的转化及其应用
第三章 线性规划的对偶理论(管理运筹学,李军)
《运筹学》 第三章线性规划对偶理论与灵敏度分析习题及 答案