动态规划快速总结动态规划问题对于随时间进行的决策问题通常很
顺序决策问题中的动态规划算法研究

顺序决策问题中的动态规划算法研究顺序决策问题在运筹学和控制论中广泛应用,其中动态规划算法是解决这类问题的常用方法。
动态规划算法具有高效、简单、好理解等特点,被很多领域的研究者广泛接受。
一、动态规划算法的基本原理动态规划算法是求解最优化问题的一种有效算法,其基本思路是把一个复杂的问题分解为若干个子问题,然后逐一解决这些子问题,得到最终的最优解。
在动态规划算法中,需要建立状态转移方程,通过状态之间的转移来求解最优解。
二、顺序决策问题的定义及特点顺序决策问题是指在多个决策阶段中进行最优化决策的问题。
在每个阶段,需要选择一个决策,然后根据这个决策的结果进行下一阶段的决策。
因此,顺序决策问题需要考虑随着时间推移,决策会产生的代价或效益。
顺序决策问题中,每个决策的结果会影响后续的决策,因此需要考虑全局最优解而非局部最优解。
同时,顺序决策问题的状态空间非常大,因此需要使用动态规划算法来求解最优解。
三、动态规划算法在顺序决策问题中的应用举例1. 股票买卖问题:假设你有一笔钱,可以在股市中进行多次买卖,每次买卖需要支付手续费,求你最大化股票收益。
这个问题可以分成多个阶段,每个阶段是买或卖的决策。
在每一阶段,需要考虑之前的状态,并记录当前买卖情况和手续费。
通过这种方法就能得到最大化收益的状态转移方程,进而求解最优解。
2. 动态资源分配问题:在项目管理中,需要对资源进行合理的分配,以满足不同任务的需要。
当资源有限时,需要通过动态规划来求解最优分配方案。
这个问题可以分成多个阶段,每个阶段是针对一个任务的资源分配决策。
在每一阶段,需要考虑之前的状态和资源已经分配的情况,以及当前任务需要的资源。
通过状态转移方程,可以得到最优解。
四、总结动态规划算法是一种高效、简单、好理解的算法,能够解决多种最优化问题。
在顺序决策问题中,动态规划算法的应用能够得到全局最优解,对于资源分配等问题有着重要的应用价值。
值得注意的是,动态规划算法的设计需要针对具体问题进行,不能直接套用模板。
大工14秋《运筹学》在线作业3答案

运筹学大工14秋《运筹学》在线作业3一,单选题1. 一个有8个点的连通图至少有()条边。
A. 4B. 5C. 6D. 7?正确答案:D2. 假设对于一个动态规划问题,应用顺推法及逆推解法得出的最优解分别为E和F,则有()。
A. E>FB. E<FC. E=FD. 不确定?正确答案:C3. 下列算法中,()是用来计算两节点之间的最短路的。
A. 狄克斯特拉算法B. 踏石法C. 清华算法D. 位势法?正确答案:A4. 动态规划是用来解决()决策过程最优化问题的一种方法。
A. 多阶段问题B. 分配问题C. 运输问题D. 最短路问题?正确答案:A5. 下列说法不正确的为()。
A. 完成各个作业需要时间最长的路线称为关键路线B. 关键路线上的作业称为关键作业C. 所有关键作业的总时差为0D. 以上说法均不正确?正确答案:D1. 总时差是指在不影响到各项紧后作业最迟开工的条件下,该作业可以推迟开工的最大限度。
A. 错误B. 正确?正确答案:B2. 当网络中不存在任何增广链时,网络达到最大流状态。
A. 错误B. 正确?正确答案:B3. 动态规划问题的基本方程是将一个多阶段的决策问题转化为一系列具有递推关系的单阶段决策问题。
A. 错误B. 正确?正确答案:B4. 狄克斯特拉算法可以用来求解一个节点到所有节点之间的最短路。
A. 错误B. 正确?正确答案:B5. 应用狄克斯特拉算法n 次,可以求出所有点间的最短路。
A. 错误B. 正确?正确答案:A6. 具有 n个节点的树的边恰好为n+1条。
A. 错误B. 正确?正确答案:A7. 一个动态规划问题若能用网络表达,则节点代表各阶段的状态值,各条弧代表了可行的方案选择。
A. 错误B. 正确?8. 动态规划问题的计算中较多采用逆序算法。
A. 错误B. 正确?正确答案:B9. 作业的最早结束时间为它的最早开始时间加上该项作业的计划时间。
A. 错误B. 正确?正确答案:B10. 割的容量是指所有割集中容量之和为最小的一个割集。
天大16秋《运筹学》在线作业二

B. 错
正确答案:
34. 下列分类不是按照决策的自然状态划分的是( )
A. 确定型决策
B. 风险型决策
C. 决策树
D. 完全不确定型决策
正确答案:
35. 在完全不确定下的决策方法不包括下列的哪一项( )
A. 悲观法
B. 乐观法
C. 最大收益法
D. 等可能性法
正确答案:
A. 对
B. 错
正确答案:
18. 对于动态规划问题,应用顺推或逆推解法可能会得出不同的最优解。
A. 对
B. 错
正确答案:
19. 对于风险型决策问题,下列说法错误的是( )
A. 风险型决策问题是指决策者根据以往的经验及历史统计资料,可以判明各种自然 因素出现的可能性大小
B. 风险型决策除了满足一般决策问题的四个条件外,还需要加一个条件:存在两个或两个
A. 对
B. 错
正确答案:
38. 线性规划问题若有最优解,则一定可以在可行域的 ( )上达到。
A. 内点
B. 外点
C. 极点
D. 几何点
正确答案:
39. 在一个纯策略对策模型 中, 表示的是()
A. 局中人甲的策略
B. 局中人乙的策略
C. 支付矩阵
D. 一个局势
正确答案:
A. 确定性决策问题
B. 风险型决策问题
C. 不确定性决策问题
D. 指导性决策问题
正确答案:
16. 可行流应满足的条件是( )
A. 容量条件
B. 平衡条件
C. 容量条件和平衡条件
D. 容量条件或平衡条件
动态规划-动态规划-美国数学家贝尔曼-动态规划领域

物品
1 2 … j …n
重量(公斤/件) a1 a2 … aj … an
每件使用价值 c1 c2 … cj … cn
类似问题:工厂里的下料问题、运输中的 货物装载问题、人造卫星内的物品装载问题等。
生产决策问题:企业在生产过程中,由于需求 是随时间变化的,因此企业为了获得全年的最佳 生产效益,就要在整个生产过程中逐月或逐季度 地根据库存和需求决定生产计划。
描述状态的变量称为状态变量,它可用一个数、 一组数或一向量(多维情形)来描述,第k阶段 的状态变量常用sk表示,通常一个阶段有若干个 状态。
第k阶段的状态就是该阶段所有始点的集合, 用Sk表示。在第1阶段状态变量s1是确定的,称初 始状态。如引例中:
S1 A,S2 B1, B2, B3,S3 C1,C2,C3,S4 D1, D2
min
4
9
12
决策点为B3
AB3
f2
B3
3 9*
f1(A)=12说明从A到E的最短距离为12,最短路 线的确定可按计算顺序反推而得。即
A→B3→C2→D2→E 上述最短路线问题的计算过程,也可借助于图
形直观的表示出来:
12 2 A4
3
11
B1
7 4
6
93
B2 2
4
96
B3
2 5
6
C1 3
多阶段决策过程特点:
(1)根据过程的特性可以将过程按空 间、时间等标志分为若干个互相联系又互相 区别的阶段。
(2)在每一个阶段都需要做出决策,从 而使整个过程达到最好的效果。
(3)在处理各阶段决策的选取上,不仅只 依赖于当前面临的状态,而且还要注意对以后 的发展。即是从全局考虑解决局部(阶段)的 问题。
经济学动态规划

d2(B2,C1)+f3(C1)=4+11=15 d2(B2,C2)+f3(C2)=4+15=19 d2(B2,C3)+f3(C3)=6+8=14
=14
最小费用路线为B2-C3-D2-E
相应的最优决策u2(B2)=C3
f2(B3)=min
d2(B3,C1)+f3(C1)=1+11=12 d2(B3,C3)+f3(C3)=6+8=14
4 3
A
11
3
B1 4
4
4
B2
6
1
6
B3
C1
9
7
8
C2
12
5
C3
D1
5
3
E
D2
A-B1-C2-D1-E A-B2-C1-D2-E
均为策略
第一节 动态规划原理和模型
允许策略集合:可供选择策略的范围 最优策略:允许策略集合中最优的一个策略 在例1中最优策略为: A-B1-C3-D2-E
4 3
A
11
3
B1 4
=12
最小费用路线为B3-C1-D2-E
相应的最优决策u2(B3)=C1
第二节 动态规划求解方法
(4) S1={A} f1(A)=min
d1(A,B1)+f2(B1)=4+12=16 d2(A,B2)+f2(B2)=3+14=17 d3(A,B3)+f2(B2)=11+12=22
=16
最小费用路线为A-B1-C3-D2-E 相应的最优决策u1(A)=B1 所以整个问题的最小费用路线为A-B1-C3-D2-E 最优策略为{u1(A)=B1,u2(B1)=C3,u3(C3)=D2,u4(D2)=E}
动态规划(完整)

(3) 决策、决策变量
所谓决策就是确定系统过程发展的方案,
决策的实质是关于状态的选择,是决策者从
给定阶段状态出发对下一阶段状态作出的选
择。
用以描述决策变化的量称之决策变量, 和状态变量一样,决策变量可以用一个数, 一组数或一向量来描述.也可以是状态变量
的函数,记以 xk xk (sk ) ,表示于 k 阶段状
阶段变量描述当前所处的阶段位置,一 般用下标 k 表示;
(2) 确定状态
每阶段有若干状态(state), 表示某一阶段决策 面临的条件或所处位置及运动特征的量,称为 状态。反映状态变化的量叫作状态变量。 k 阶段的状态特征可用状态变量 sk 描述;
每一阶段的全部状态构成该阶段的状态集合Sk ,并有skSk。每个阶段的状态可分为初始状 态和终止状态,或称输入状态和输出状态, 阶段的初始状态记作sk ,终止状态记为sk+1 ,也是下个阶段的初始状态。
状态转移方程在大多数情况下可以由数学公 式表达, 如: sk+1 = sk + xk;
(6) 指标函数
用来衡量策略或子策略或决策的效果的 某种数量指标,就称为指标函数。它是定义 在全过程或各子过程或各阶段上的确定数量 函数。对不同问题,指标函数可以是诸如费 用、成本、产值、利润、产量、耗量、距离、 时间、效用,等等。
• 2、在全过程最短路径中,将会出现阶段的最优路
径;-----递推性
• 3、前面的终点确定,后面的路径也就确定了,且 与前面的路径(如何找到的这个终点)无关;----
-无后效性
• 3、逐段地求解最优路径,势必会找到一个全过程
最优路径。-----动态规划
§7.1多阶段决策问题
• 动态规划是解决多阶段最优决策的方法, 由美国数学家贝尔曼(R. Bellman) 于 1951年首先提出;
运筹学原理与方法

运筹学原理与方法运筹学(Operations Research,简称OR)是一门研究如何有效地解决实际问题的学科,通过运用数学、统计学、计算机科学和管理学等相关知识,提供了一些原理与方法,以帮助决策者做出更好的决策。
本文将探讨运筹学的原理与方法,并且通过实例来说明其在实际问题中的应用。
一、线性规划线性规划是运筹学中最基础且最常用的方法之一。
它通过建立目标函数和约束条件之间的线性关系,寻找使目标函数达到最大或最小的决策变量的取值。
例如,某公司要在两个产品上投入资源,每个产品的利润率和资源消耗量不同,需要确定投入的数量才能最大化利润。
这样的问题可以用线性规划方法解决。
二、整数规划整数规划是线性规划的扩展,它要求决策变量的取值必须是整数。
在实际问题中,很多情况下需要做出离散的决策,比如确定投放广告的地点数量,或者选择装备的类型等。
整数规划方法可以帮助我们在求解这类问题时,找到最优的整数解。
三、动态规划动态规划是一种解决决策问题的重要方法,它基于最优子结构和重叠子问题的概念。
动态规划通过将问题划分为一系列的子问题,并保存子问题的解,然后通过组合子问题的解来求取原始问题的最优解。
例如,假设某人要从一座城市到另一座城市旅行,每个城市之间的交通费用和距离不同,需要确定最省钱或最短路径的路线。
动态规划方法可以帮助我们找到最优的路线。
四、网络流模型网络流模型是一种表示与问题相关的网络结构,通过节点和边来表示问题中的元素和关系。
在网络流模型中,问题的求解可以转化为在网络中求取最大流或最小费用流的问题。
例如,在某物流公司的配送中心要为多个客户分配货物,每个客户需求和配送成本不同,需要找到最优的配送方案。
网络流模型可以帮助我们找到最优的货物配送方案。
五、模拟方法模拟方法是通过构建数学或计算机模型来模拟实际问题的行为和变化。
通过对模型进行多次模拟实验,可以得到问题的统计特性和概率分布,从而用于决策。
例如,某公司要评估一种新产品的市场反应,可以通过模拟方法来预测不同市场环境下的销售情况,以帮助决策者做出合理的决策。
算法设计与问题解决

算法设计与问题解决随着科技的发展,人们对于算法设计与问题解决的需求日益增加。
算法设计是指通过分析问题并使用合适的逻辑和方法来设计解决方案的过程。
问题解决则是指通过运用算法和技巧来解决实际问题的能力。
本文将探讨算法设计与问题解决的重要性,并介绍一些常见的算法设计方法。
第一部分:算法设计的重要性算法设计在当今社会各个领域中扮演着重要的角色。
无论是在计算机科学领域中设计高效的排序算法,还是在商业领域中制定优化的运营策略,算法设计都是不可或缺的。
下面将从以下几个方面介绍算法设计的重要性。
1. 提高效率:算法的设计可以帮助我们提高工作和生活的效率。
例如,在搜索引擎中,优化的搜索算法可以快速地找到用户所需的信息,节省时间和精力。
2. 提升竞争力:在商业领域,拥有高效的算法设计能够帮助企业在激烈的竞争中脱颖而出。
例如,通过分析市场需求并设计合适的推荐算法,电商平台可以为用户提供个性化的商品推荐,增加用户的购买欲望。
3. 优化决策:算法设计也可以帮助我们做出更明智的决策。
比如,在金融领域,量化交易策略通过运用算法模型来分析市场数据,辅助投资者做出理性的决策。
第二部分:常见的算法设计方法在算法设计中,有一些常见的方法和技巧可以帮助我们解决各种问题。
下面将介绍其中几种常见的算法设计方法。
1. 贪心算法:贪心算法是一种简单而高效的算法设计方法。
它通常通过在每一步中选择当前情况下看似最优的解,最终得到全局最优解。
贪心算法被广泛应用于图论、最优化和调度等领域。
2. 分治算法:分治算法是将问题划分为若干个子问题,分别解决后再将结果合并得到最终答案的方法。
分治算法通常适用于问题具有重叠子问题和可分解性的情况,如归并排序和快速排序等。
3. 动态规划:动态规划是一种通过将问题划分为子问题并存储子问题的解来避免重复计算的算法设计方法。
动态规划在解决最短路径、背包问题和最长公共子序列等问题中有广泛的应用。
第三部分:算法设计与问题解决的应用领域算法设计与问题解决的技巧和方法在各个领域都有广泛的应用。
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约束于临接条件 z 什么是临接条件?如何利用 0-1 变 量表达临接条件?
z
说明:x=8 且 y=10 z X=0λ1+4λ2+12λ3+16λ4 —因此,λ1=0,λ2=1/2, λ3=1/2, λ4=0 —并且γ1=0,γ2=1,γ3=1,γ4=0 y=0λ1+10λ2+10λ3+20λ4=10 满足约束
用λ法表述非线性规划 z z z 把 x 表示为断点的一个凸组合。 把 y 表示为函数值的一个凸组合。 邻接条件 —强迫使用整数变量工具ຫໍສະໝຸດ z表示非线性函数:δ法
表示非线性函数:δ法 一个分段线性函数
一个分段线性函数
δ法的更多内容 规则: δj=0, 直到δj-1 处于其上界, j>1。
x=δ1+δ2+δ3
满足约束条件
最优地选择现有产品 当购买计算机时, 计算机制造商可提供 8 个性能可变的产品(内存大小,硬盘大 小,速度,外围设备等) 。考虑到所有的 可能,有超过 10000 种不同的组合。 每个消费者可定制一台计算机,或者购 买现货。消费者可能更愿意购买现货, 因为这样买到一台计算机更方便、快捷。 应存储多少计算机?(至少应存储 25 种 不同配置的计算机。 )
15.053
5 月 7 日,周二
动态规划快速总结 z 动态规划问题对于随时间进行的决 策问题通常很有效。 前面两讲的目标 —介绍动态规划的递归表达式 —学生应该学到 z 给定最优值函数, 如何完成动 规划的递归表达式 z 当看到态规划问题的递归表 达式时,能它们。 注意:有一个专门为研究生水平设 计的课程 6.231。
车辆路线问题 假定有4辆车
车辆路线问题
模型 z z 令 x 为车辆的标号 如果车辆从 i 到 j,则 xij =1, 否则 xij =0 z 如何表述车辆路线问题?
k k
小结 z z z z 整数规划问题很普遍 可以建立分段线性费用模型 可以建立大多数解为整数的模型。 应用 —市场营销 —产品配置 —车辆路线
不要向前面看
模型
卡
片
模型注解 z z z 可以用关联分析估计效用。 问题是普遍适用的 —问题从何而来? 有要考虑的变化的建议么?
关于整数规划模型的更多内容 z 整数规划可以用在寻求 n 元最优函 数的解,其中解可以表述为二元解。 但是,有时候需要技巧将问题化为 整数规划问题。
z
整数规划应用的其他领域 z z z z z 项目管理 产品配置 车辆路线、包装行程和时间安排 生产 财务
配置问题的表述 如果选择 j 则 x(j)=1,如果不选 j, 则 x(j)=0。 Max 效用 约束:从每个性能中选择一个备选项 遵守优先约束 遵守删除约束 花费不能超过 B
舰队路线问题 z z z z z z z z 交通工具1,2,…,m qk=交通工具 k 的能力 地点1,2,…n d(i,j)=从地点 i 到地点 j 的距离。 公共汽车站 D 每辆车都从公共汽车站 D 出发,每 次行程最大为 T。 每个地点必须有车经过。 最小化总距离。
本模型假设 z 计算机生产商有 1000 个随机顾客的 详细资料。 —对每个顾客 i 和每种可能的配置 j, u(i,j)表示顾客选择现货 j 的效用。 —u*(i)=第 i 人特殊订购的效用 —如果 j 是从库存中购得,p(j)是购 买 j 的利润。 (比订购要高,因为 可以一次生产更多) —v(i):第 i 个人选择订购的利润。
z
整数规划表述 z 分发:讲稿
z
整数规划 一个分段线性函数 z z z z z 表示分段线性函数 一个产品设计与市场营销问题 一个结构问题 一个交通工具线路问题 注意:期末考试的 50%是线性规划 和整数规划的问题。
λ法(与非线性规划一讲中相同)
临接条件 z 最多有两个λ变量为 0。 (如何表示 这个?) —定义一个新变量γi,如果γi>0, 则γi=1。 —对 j=1 到 4,γi≤γj,并且 γj∈{0,1} 如果 i 和 j 邻接,则就不是λi>0 和 λj>0 的情形。 —如果 i 和 j 不邻接,则γi+γj≤1
产品配置问题 z Kaya 要买一辆宝时捷汽车。有很多 性能是可以改变的: —有 14 种颜色 —可以选择双门或者四门 —可以变换装饰 —有四种不同的立体音响系统 —Kaya 可以确定每种性能的效用 —她对汽车的资金预算是 B
配置问题的符号表示 z z z z z z z 性能 A1,…,Ak 每种性能都有多种选择。 写为 j∈Ai。 —如果 j 是 Ai 的备选项, u(j)=选项 j 的效用。 一个性能必须只能选择一个选项, ——偶尔选项是空的。 有一成对集合 P,如果(i,j) ∈P,这 意味着如果选择了 i,则必须选择 j。 设 E 是删除的集合。如果(i,j) ∈E, 则不能选择 i 和 j。 配置的资金预算为 B。
更多假设 z z 对于存储物品 j,有固定费用 f(j) 公司目标:来自计算机现货的最大 利润;考虑非特殊定购和固定费用。
整数规划模型 z z z z 如果顾客 i 选择产品 j,则 x(i,j)=1。 如果顾客 i 是特殊订购,则 w(i)=1。 如果存储产品 j,则 y(j)=1。 与同伴一起做: 目标函数是什么。
给δ准确的边界。 如果δj-1 不是位于上界,则 wj=0。
确定斜率,以正确的定义 y y=2.5δ1+0δ2+2.5δ3 规则:δj=0,直到δj-1 处于其上界,j>1。 (见下页)
如果 wj=0,令δj=0 (这个替代了其它上界)
说明:x=8 且 y=10
用δ法表述整数规划 把 x 表示为区间的和 x=δ1+…+δk,0≤δj≤uj,对于任意 j 用区间的斜率表示 y,y=a1δ1+…+akδk 在前面的区间没有用完之前不用另外一 个区间(λ位于上界) 如果δj<uj,则δj+1=0。强迫使用整数变 量工具。
约束是什么? z z z z 每个人最多选择一种产品 生产厂商最多储存 25 种不同的配置 在不存储产品 j 时,不能选择 j 变量是二元变量
如何让每个人选择产品使效用最大 z z 如果存储了 j 产品,并且如果 u(i,j)>u(i,k),则第 i 个人不选择 k。 如果存储了项目 j,而且如果 u(i,j)>u*(i),则第 i 个人并不定购。