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第五章 整数规划
第一节 整数规划数学模型及解的特点
第二节 割平面法
第四节 0-1型整数规划
第五节 指派问题
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第一节 整数规划模型及解的特点
一、整数规划模型一般形式
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Max z=CX
s.t. AX ≤或=或≥ b
X≥0, b≥0
C=(c1, c2, … , cn )
X=(x1, x2, … , xn )T 有些或全部xj取整数
b=(b1, b2, … , bm )T
a11 a12 … a1n
A= a21 a22 … a2n
. . .
. . .
. . . mn
am1 am2 … amn
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若对决策变量不提整数要求,则上述规划问题称为该整数规划问题的松弛问题。若松弛问题是线性规划问题,则该整数规划问题叫做整数线性规划。
整数线性规划有如下几种类型:
1. 纯整数线性规划——全部决策变量须取整数,亦称全整数规划。
2. 混合整数线性规划——部分决策变量须取整数。
3. 0-1型整数线性规划——决策变量只取0或1的整数线性规划。
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二、 整数规划之例
[例1]某商场拟用集装箱托运两种货物,每箱体积、重量、可获利润以及所受限制如下表。
问:两种货物各托运多少,利润最大?
货物
体积
立方米/箱
重量
百斤/箱
利润
千元/箱
服装
5
2
20
玩具
4
5
10
托运限制
24
13
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用x1和x2将表示服装和玩具的托运箱数,则该问题可表示如下:
Max z=20x1+10x2 (1)
s.t. 5x1 +4x2 ≤24 (2)
2x1+5x2 ≤13 (3)
x1,x2≥0, (4)
x1,x2取整数 (5)
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[例2]某地区要建水电站,有15处可行,可用资金总额为B。各处所需投资和预期收益分别为aj和cj (j=1, 3, …, 15)。
要求是:
若在第一处建,第二处也要建;但是,第二处建;第一处不一定建;
第三和第四处至少有一处必须建;
第五、六和第七处建两个。
问:如何在这15处布置水电站,才能预期最大收益?
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[例3]现有A1和A2生产某产品,在B1、B2 、B3和B4销售。因供不应求,计划再建一厂。新厂有方案A3和A4,建成后年生产费用分别为1200和1500万元。从产地到销地运费见下表。问哪一方案使新厂建成后年运费与生产费用总和最少?
B1
B2
B3
B4
产能(千吨/年)
A1
2
9
3
4
400
A2
8
3
5
7
600
A3
7
6
1
2
200
A4
4
5
2
5
200
需求量(千吨/年)
350
400
300
150
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三、解的特点
整数线性规划的解一定是松弛问题的解,可行域是松弛问题可行域的子集。
目标函数值不会超过松弛问题目标函数值。
反过来,不一定成立。
不能将松弛问题的解四舍五入当作整数线性规划的解。
xj=1或0, j=1, 3, …, 15
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现在看托运问题:
Max z=20x1+10x2
s.t. 5x1 +4x2 ≤24
2x1+5x2 ≤13
x1,x2≥0,
x1,x2取整数
先用图解法解松驰问题,得
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4
x1
x2
3
2
2
5x1+4x2=24
z=20x1+10x2=96
z=15
o
A
(4.8, 0)
2x1+5x2 =13
6
z=90
(4, 1)
z=10
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最优解是(x1,
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