线性编程

本章描述的各种问题都可以用线性编程解决,如果能够在服从各种限制条件的情况下,优化好线性目标函数,那么这种解决方案将会非常高效和实用。

我们来看看实践中线性编程的表现吧,我们将图8-7的转运问题转换成一系列的线性等式,然后用线性编程来解决。我们使用了一个通用商业数学软件包Maple(http://www.maplesoft.com)来执行这些计算。回忆一下,这个目标是在最小化开销的同时最大化网络上的流。我们用变量来表示每条边上的流,变量e13表示f(1,3)。我们需要最小化开销函数,这个函数是在每条边上的运输开销的总和。开销等式的限制条件和之前描述的网络流问题的限制条件一样。

流量守恒

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从源点发出的流总和必须等于其供应量。汇入到汇点的流的总和必须等于其需求。

容量限制

一条边的流f(i,j)必须大于等于0。同样f(i,j)≤c(i,j)。

Maple计算的结果是{e13=100,e24=100,e23=200,e14=200},恰好等于之前计算出来的最小总开销(见例8-7)。

例8-7:求转运问题的最小化开销的Maple命令

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George Dantzig在1947年提出的单纯形算法也能够解决例8-7中的问题,不过需要成百上千个变量(McCall,1982)。虽然在特定情况下,单纯形法也会导致指数级的计算,但是很多人证明这个方法在实践中非常高效。我们不推荐你自己实现单纯形法,因为它的复杂度较高,你可以借助商业软件库做这个工作。