清华大学出版《运筹学》第三版完整版课件
第10章第12节

w(T)
wij
[vi ,vj ]T
• 如果图G的支撑树T*的权w(T*)是G的所有支
撑树中权为最小的支撑树,则称T*为G的最
小支撑树,简称最小树。
w(T*)minw(T)
T
31
1、 “避圈法”生长法 Kruskal
21
v1
v5
v2
v4
v3
已知有五个城市,它们之间要架设电话 线,要求任意两个城市均可以互相通话 (允许通过其它城市),并且电话线的 根数最少。 不含圈的连通图
22
• 定义1 一个无圈的连通图叫做树。 • 下面介绍树的一些重要性质: • 定理3 设图G=(V,E)是一个树P(G) ≥2,
那么图G中至少有两个悬挂点。 • 定理4 图G=(V,E)是一个树的充要条件是
一般而言,图中点的位置,点间连线的长短曲直对于反映对象 及其之间v2的关系并不重要。
v1
v3
v5
v4
v1
v2
v3
v4
v5
在前面两例中,对象之间的关系是“对称的”,这种对称的关
系可用两点之间的连线表示。但有些关系不是对称的,不可用
两点之间的连线表示,却可以用两点之间的一条箭线来表示。
如两个球队进行过比赛,这种关系是对称的;但谁胜谁负就不
v8
e1
e3
e6
e2
e9
v2
v3
e7
v6
e8
v7
e10
v9
17
给定一个图G=(V,E)如果图G′= (V′,E′),满足条 件:V=V′,
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2、定理2
线性规划的基可行解对应于可行域的顶点。
3、定理3 若线性规划有解,则一定存在基可行解 为最优解。
20
§3 单纯形法 基本思路:从可行域的一个顶点到另一个顶点迭代求最优解。
3.1 初始基可行解的确定 1、松弛基(松弛变量对应的B) max z = x1 + 3x2 + 0x3 + 0x4 [eg.8]max z = x1 + 3x2 x1 + 2x2 + x3 =3 x1 + 2x2 ≤ 3 化标准型 2x1 + 3x2 + x4 = 4 2x1 + 3x2 ≤ 4 x1,x2,x3,x4 ≥ 0 x1,x2 ≥ 0
O(0,0)
Q3(2,3)
Q5(4,3) Q2(4,2)
Q1(4,0)
6、可行基 基可行解对应的B为可行基。
基可行解 非可行解
可行解
基解
17
§2 线性规划问题的几何意义 2.1 基本概念 1、凸集:设K为En(n维欧式空间)的一点集,X(1)∈K,X(2)∈K。 若α X(1)+(1-α )X(2)∈K,则称K为凸集。(0<α <1)
15
4、基解:取B = (p1,p2,·,pm) · · a11,·,a1m x1 · · a1m+1,·,a1n xm+1 · · b1 ┆ ┆ ┆ + ┆ ┆ ┆ =┆ am1,·,amm xm · · amm+1,·,amn xn · · bm ↑ ↑ ↑ ↑ 基 基变量 非基 非基变量 令 xm+1 = · = xn = 0 (非基变量为0) · · 则 BXB = b 1 (0) (0) (0) T ∴
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要点三
金融服务与投资管理
在金融服务和投资管理中,存储论可用 于优化资金配置和投资组合,降低风险 和提高收益。例如,通过定期订货模型 的运用,可以制定合理的投资策略和资 产配置方案,实现资产的保值增值和风 险控制。
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31
07
排队论
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32
排队论的基本概念
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件
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1
目录
2024/1/28
• 绪论 • 线性规划 • 整数规划 • 动态规划 • 图与网络分析 • 存储论 • 排队论
2
01
绪论
2024/1/28
3
运筹学的定义与发展
运筹学的定义
运筹学是一门应用数学学科,主要研究如何在有限资源下做出最优决策,以最 大化效益或最小化成本。
目标函数
表示决策变量的线性函数,需要最大化或最 小化。
约束条件
表示决策变量需要满足的线性等式或不等式。
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决策变量
表示问题的未知数,需要在满足约束条件的 情况下求解目标函数的最优值。
8
线性规划问题的图解法
01
可行域
表示所有满足约束条件的决策变量构成的集合。
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02
目标函数等值线
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34
单服务台排队系统
M/M/1排队系统
到达间隔和服务时间均服从负指数分布的单服务台排队系 统。
M/D/1排பைடு நூலகம்系统
到达间隔服从负指数分布,服务时间服从确定型分布的单 服务台排队系统。
表格。
10
运筹学教程第三清华大学出社出郭耀煌胡远权编著习题答案习题答案第九章PPT课件

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运筹学教程(第二版)
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运筹学第1章

(第三版)《运筹学》教材编写组编清华大学出版社运筹学第1章线性规划与单纯形法第1节线性规划问题及其数学模型二.线性规划与目标规划第1章线性规划与单纯形法第2章对偶理论与灵敏度分析第3章运输问题第4章目标规划第1章线性规划与单纯形法第1节线性规划问题及其数学模型第2节线性规划问题的几何意义第3节单纯形法第4节单纯形法的计算步骤第5节单纯形法的进一步讨论第6节应用举例第1节线性规划问题及其数学模型•1.1 问题的提出•1.2 图解法•1.3 线性规划问题的标准形式•1.4 线性规划问题的解的概念第1节线性规划问题及其数学模型线性规划是运筹学的一个重要分支。
线性规划在理论上比较成熟,在实用中的应用日益广泛与深入。
特别是在电子计算机能处理成千上万个约束条件和决策变量的线性规划问题之后,线性规划的适用领域更为广泛了。
从解决技术问题的最优化设计到工业、农业、商业、交通运输业、军事、经济计划和管理决策等领域都可以发挥作用。
它已是现代科学管理的重要手段之一。
解线性规划问题的方法有多种,以下仅介绍单纯形法。
1.1 问题的提出从一个简化的生产计划安排问题开始例1某工厂在计划期内要安排生产Ⅰ、Ⅱ两种产品,已知生产单位产品所需的设备台时及A、B两种原材料的消耗,如表1-1所示。
资源产品ⅠⅡ拥有量设备 1 2 8台时原材料A40 16kg原材料B0 4 12kg续例1该工厂•每生产一件产品Ⅰ可获利2元,•每生产一件产品Ⅱ可获利3元,•问应如何安排计划使该工厂获利最多?如何用数学关系式描述这问题,必须考虑称它们为决策变量。
产品的数量,分别表示计划生产设II I,,21x x ∙12416482212121≤≤≤+∙x ;x ;x x ,x ,x 这是约束条件。
即有量的限制的数量多少,受资源拥生产021≥∙x ,x ,即生产的产品不能是负值这是目标。
最大如何安排生产,使利润,∙数学模型⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥≤≤≤++=0124164823221212121x ,x x x x x :x x z max 约束条件目标函数例2. 简化的环境保护问题靠近某河流有两个化工厂(见图1-1),流经第一化工厂的河流流量为每天500万立方米,在两个工厂之间有一条流量为每天200万立方米的支流。
运筹学 第三版 清华大学出版社 第3章运输问题

运输问题应用—建模
1
1.运输问题的数学模型.
问题的提出 一般的运输问题就是要解决把 某种产品从若干个产地调运到若干个 销地,在每个产地的供应量与每个销 地的需求量已知,并知道各地之间的 运输单价的前提下,如何确定一个使 得总的运输费用最小的方案。
2
例3.1:某公司从两个产地A1、A2将物 品运往三个销地B1、B2、B3,各产地的 产量、各销地的销量和各产地运往各销 地每件物品的运费如下表所示,问:应 如何调运可使总运输费用最小?
32
2.运输问题求解 —表上作业法
1、初始基本可行解的确定 (1)西北角法:从西北角(左上 角)格开始,在格内的右下角标上允 许取得的最大数。然后按行(列)标 下一格的数。若某行(列)的产量 (销量)已满足,则把该行(列)的 其他格划去。如此进行下去,直至得 到一个基本可行解。
33
2.运输问题求解 —表上作业法
表3-3 运输问题数据表
销地 产地
B1 c11 c21
B2 … Bn c12 … c1n c22 … c2n
产量
┇
A1 A2
┇
┇
Am
销量
cm1 b1
cm2 b2
┇ ┇ … cmn
┇
a1 a2
am
… bn
设 xij 为从产地 Ai 运往销地 Bj 的运 输量,根据这个运输问题的要求,可以建立 9 运输变量表(表 3-4)。
2.运输问题求解 —表上作业法
一、初始基本可行解的确定
根据上面的讨论,要求得运输 问题的初始基本可行解,必须保证 找到 m + n – 1 个不构成闭回路的 基变量。 一般的方法步骤如下:
26
2.运输问题求解 —表上作业法
运筹学(第三版):第3章 运输问题
mn
min z cijxij
i1 j1
m xij bj j 1,2,, n
i 1
n
s.t.
xij
aij
i
1,2,, m
j1
xij 0
(3 1) (3 2)
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4
第1节 运输问题的数学模型
❖ 这就是运输问题的数学模型。它包含m×n个变量,(m+n) 个约束方程,其系数矩阵的结构比较松散,且特殊。
销 地 B1 B2 B3 B4 产
加工厂
量
A1
43 7
A2
3
1
4
A3
6
39
销量
36 56
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14
2.1 确定初始基可行解
用最小元素法给出的初始解是运输问题的基可行解,其理由为:
❖ (1) 用最小元素法给出的初始解,是从单位运价表中逐次地 挑选最小元素,并比较产量和销量。当产大于销,划去该 元素所在列。当产小于销,划去该元素所在行。然后在未 划去的元素中再找最小元素,再确定供应关系。这样在产 销平衡表上每填入一个数字,在运价表上就划去一行或一 列。表中共有m行n列,总共可划(n+m)条直线。但当表中只 剩一个元素时,这时当在产销平衡表上填这个数字时,而 在运价表上同时划去一行和一列。此时把单价表上所有元 素都划去了,相应地在产销平衡表上填了(m+n-1)个数字。 即给出了(m+n-1)个基变量的值。
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18
2.1 确定初始基可行解
❖ 伏格尔法的步骤是:
❖ 第一步:在表3-3中分别计算出各行和各列的最小运费和次 最小运费的差额,并填入该表的最右列和最下行,见表310。
运筹学-第3版-课件-第5章 动态规划
C1
2
1 2 2 3
D1 D2
3
2
A
B2
5
C2
6
E
4
2
B3
C3
3
D3
同样的理由,可以递推得其余阶段的铺设路线,如阶 段3在C1点的决策是D1,阶段4在D1点的决策只有E点; 由于到E点是整个铺设管道的终点,至此,决策过程完成, 铺设一条A点到E点的管道是由四个阶段的管道组成的, 如A---B3---C1---D1---E,它也称为一个策略。
B
阶段2
C
阶段3
D
阶段4
E
5
B1
4 4
6
3 6
C1
2
1 2
2
D1 D2 D3
3 4
2
A
B2
5
C2
6
E
2
3
B3
C3
3
在阶段2,从B3点出发,只有C1、C3两种可 选择的点, 如选C1,则C1就是阶段2在B3点的决策结果; C1点既是阶段2铺设管道的终点,又是阶段3 铺设管道的起点;
5
B1
4 4
6 3 6
使S= f ( xi ) 16 u j =
i 1 6 t
f ( x ) 16(5x
为最小,其中
i 1 i
6
j 1
1
4 x2 3x3 2 x4 x5 185)
100xi ,0 xi 15 f ( xi ) 120xi 300,15 < xi 30
第5章 动态规划
运 筹 帷 幄 之 中 Dynamic Programming
决 胜 千 里 之 外
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解:令x3 = x3’-x3”,x3’,x3” ≥ 0;
①式加上一个松弛变量x4;②式减去一个剩余变量x5; 令z’ = -z
max z’ = x1- 2x2 + 3(x3’ - x3”) + 0x4 + 0x5
x1 + x2 + (x3’ - x3”) + x4 = 7
取x3、x4为基变量,令非基变量x1= x2=0 ∴ 初始基可行解:X(0) = (0 0 3 4)T
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22
2、观察法
[eg.9]max z = x1 + 3x2 + 2x3 + x4
x1 + 2x2 + 3x3 = 3 3x2 + x3 + x4 = 4
x1,x2,x3,x4 ≥ 0
xj为非基变,量j 1,,n
n
xni bi aijxj j1
代入目标函数
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25
则
n
m
n
z c j x j c n i ( b i a ij x j )
j1
i1
j1
m
n
m
c n i b i ( c j c n i a ij ) x j
i1
j1
i1
n
Z 0 ( c j z j ) x j j1
n
Z 0 j x j j1
产品Ⅱ生产x2件。
4x1
≤ 16
这里z为利润函数,
4x2 ≤ 12
max z:表示求z的最大值。
x1,x2 ≥ 0
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运筹学-第3版-课件-第9章决策分析
被决策的问题应具有下列条件: (1) 存在决策者希望达到的一个明确目标; (2) 存在着两种或两种以上的自然状态; (3) 存在着可供决策者选择的不同方案; (4) 可以计算出各种方案在各种自然状态下
表后,要计算每个方案的期望报酬值 E(R(a, x)) 。当状态变量 x 是
离散型随机变量时 ,则
E(R(a, x)) p(x)R(a, x) xS
当状态变量 x 是连续型随机变量且其概率密度函数是 p(x) 时,则
E(R(a, x)) S p(x)R(a, x)dx
在第 6 步中决策准则为
天气干旱
天气正常
天气多雨
种蔬菜 种小麦 种Байду номын сангаас花
0.2 1000 2000
3000
0.7 4000 5000
6000
0.1 7000 3000
2000
如果用最大可能法我们自然会选择中棉花, 而用期望值法我们会发现,种棉花的期望值 最大,为5000元,我们也会选择种棉花。
第16页
决策树
决策树是如图9.2.1所示的 一棵水平的树。图中的方 框,即树的根,成为决策 点,从该点引出的m个分 支称为方案枝,表示各种 可行方案。各方案枝末端 的圆圈称为状态点。从该 点引出的几个分支称为概 率枝,上面标出每个状态 发生的概率。概率枝的末 端的三角符号表示报酬, 它后面的数字表示某个方 案在某种状态下的报酬值。
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运
筹
帷
决策分析
幄
之
中
Decision Analysis
决 胜 千 里 之 外
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B 4 6 C 6 D7 E 5 G 7 F9 I H 4 8
A C ② 6 4 B D ④ G ⑥ I ⑦ ① 6 ③ 7 7 8 F9 E H ⑤ 5 4
OR3 16
3、网络计划图的时间参数计算
1)工作持续时间的计算方法: (1)单时估计法。
OR3 2
i 例:
工作名称或代号 持续时间
j
景泰蓝的制作工序: 制胎、掐丝、点蓝、烧蓝、打磨、镀金。
镀金 7 2
掐丝 点蓝 制胎 1 2 3 1 1 0.5
烧蓝 4 2
打磨 5 2
6
注意: 网络计划图是有向、有序的赋权图,应按项目的工作 流程从左向右编制。在时序上反应各项工作的先后顺序。 节点编号必须是箭尾编号小于箭头编号。
LF
i j
min k ( LF j k D j k )
即LF=min(紧后工作的LS).
OR3
20
(3)工作时差 时差又叫机动时间或富余时间。常用的时 差有两种: a)工作总时差TFi-j。指在不影响工期的前提下, 工作所具有的机动时间。 计算公式:TFi-j=LFi-j-ESi-j-Di-j=LSi-j-ESi-j 或者为: TFi-j=LFi-j-EFi-j b)工作自由时差FF。在不影响其紧后工作最早 开始的前提下,工作所具有的机动时间。 计算公式:FFi-j=ESj-k-ESi-j-Di-j 或: FFi-j= ESj-k- EFi-j
D-工作的持续时间 Q-工作的工作量。 R-可投入人力和设备的数量 S-每人或每台设备每工作班能完成的工作量。 n-每天正常工作班次。
Q D RS n
OR3
17
(2)三时估计法。先估计三种时间值, 然后求其平均数。 乐观时间,记为a 最可能时间,记为m 悲观时间,记为b 2 ba a 4m b 2 工作持续时间: D ) (
OR3
t
23
费用优化的步骤
(1)计算工作费用增加率;
费用差 赶工直接费用率= 时间差
OR3
(2)在网络图中找出费用率最低的一项关键工作 或一组关键工作作为缩短持续时间的对象。 (3)计算相应的增加的总费用,然后考虑由于工 期的缩短间接费用的变化,在这个基础上计算 项目的总费用。 重复上述步骤,直至获得满意的方案为止。
OR3
14
A B
4 6
C 6
D7 E 5
G 7 F9
I H 4
8
线路:网络图中,从起点节点沿箭线方 向顺序通过一系列箭线与节点,最后到 达终点节点的通路。 关键路线:即持续时间最长的路线。关 键路线上的各工作叫做关键工作。
OR3
15
网络计划图的布局要求:尽可能将关键路 线布置在网络图的中心位置,按工作的先 后顺序将联系紧密的工作布置在临近的位 置;箭线应是水平或具有水平线的折线。
第五节 网络计划
引言: 国外实践证明:应用网络计划技 术组织与管理生产和项目,一般能缩 短工期20%左右,降低成本10%左右。 上海宝钢炼铁厂1号高炉土建工 程施工中,应用网络法,缩短工期21 %,降低成本9.8%。
OR3 1
1、基本概念
网络图(有向赋权图)的构成:节点和 箭线 节点:每个节点称为事件,是箭线两端 的连接点。表示工序的开始或结束。 箭线:代表工序。箭尾表示该工序的开 始,箭头表示该工序的结束。 工序:是组成整个任务的局部任务,需 要消耗一定资源或占用一定时间。 注意:与工序相比,节点不需要时间或 所需要时间少到可以忽略不计。
24
ES
OR3
i j
max h ( EF h i ) max h ( ES h i Dh i )
19
(2)工作最迟开始时间(LS);工作最迟完成时 间(LF) 从网络图的终点开始采用逆序法进行计算。 网络图中最后一项工序的最迟完成时间应为工 程的计划工期。若未给定计划工期,则取其为 最早完成时间。即LFi-n=EFi-n.,LSi-n= LFi-n- Di-n 其它工序: LSi-j= LFi-j- Di-j
2 1 3 1 2 打桩 灌水泥 扎钢筋 3
3)节点i,j之间不允许有两道或两道以上的 工序。 A
1 B 2
容易导致逻辑上的混乱
OR3 5
4)需正确表示工序之间的前行后继关系, 工序之间的逻辑关系的分解图归纳如下: (1)A完成后进行B和C。
B A C
OR3 6
(2)A,B均完成后进行C。
OR3
11
举例
挖沟:
挖沟 24
挖沟 8 8 挖沟
挖沟 8
挖沟,埋钢管。挖一段埋一段。
十八岗 a1 拖拉机厂 十五里河 a2 a3 姚公庙
b1
OR3
b2
b3
12
例题1:请按照下表编制该项目的网络计划图
工 序
A
B
C D E
F
G
H
I
紧前工序
工序C、D E、F G
注意:关键路线上无机动时间,工作总时差为零。 最后一道工序的FF为总工期将该工序的最早结束时间。 21 OR3
4 网络优化
网络优化在上述基础上,寻求时间更短、资源
更省、成本更低的方案。 (1)工期优化: 1 使用技术措施,缩短关键路线。 2 采取组织措施,合理调配人力,物力,资 金等资源。 (2)资源优化: 1 优先安排关键工作所需的资源; 2 利用非关键工作的总时差,错开各工作的开 始时间。 3 的确受到资源约束时,考虑推迟工期
OR3 3
2、画网络图的基本规则
1)网络图中只能有一个总起点节点和一个 总终点节点。总起点节点和总终点节点分别 表示计划的开始和结束。
B
A 1 C 2 3
D
紧前工序:紧排在本工作之前的工作。 紧后工序:指紧排在本工作之后的工序。
4
4
5 6 F E
7
OR3
2)网络图不允许出现循环回路。
A C
B
OR3
7
(3)A,B均完成后进行C和D。
A B C D
OR3
8
(4)A完成后进行C,A,B完成后进行D。
A C
B
D
虚工序:只表示相邻工作之间的逻辑关 系,不占用资源的虚设工序。
9
OR3
(5)A,B均完成后进行C;B,D均完成 后进行E。
A C
B D
E
OR3
10
5)虚工序的运用:可以用于正确表示平 行工序与交叉工序。 平行工序:一道工序分为几道工作同时 进行,称为平行工序。 交叉工序:两件或两件以上的工序交叉 进行,称为交叉工序。
4 6
4 6
6 7 5 9
C 6 G 7 F9
7
I H 4
4
8
A B
8
D7 E 5
OR3
13
课堂练习:请编制下表的网络计划图P287
B C 紧后工序 B,C,D,E L F 工序时间 60 45 10 A 工序 D E G,H H 20 40 F L G H K K L L 18 30 15 25 L / 35
OR3 22
c
(3)时间-费用优化 时间和费用双目标优化,一般来讲二者是矛盾的。 通过仔细分析,寻找既省时又省钱的方案,即最 低成本日程。 费用:直接费用和间接费用 直接费用:建造工程本身所需材料、人工 间接费用:工程所需管理费用、设备租赁费用等。
总费用 间接费用 直接费用
赶工:直接费用增加,间接 费用减少。
6
6
OR3
18
2)其它时间的计算公式 (1)工作最早开始时间(ES);工作最早完成时 间(EF) 从网络图的起点开始进行计算。 第一项工作的最早开始时间为0,记为: ES1-j=0; 最早完成时间为:EF1-j= ES1-j+D 1-j 注意:前一项工序完成以后,其紧后的工序才能 开始。前一项工作的最早完成时间是其紧后工序 的最早开始时间。所以有: i-j= ESi-j+D i-j EF