线性规划(LP)基本概念和搜索算法

如题所述

第1个回答  2022-06-13

可以用一个符号描述一系列类似的数量值

一个方程,如果他是关于决策变量的常熟加权求和形式,则该方程式 线性方程(liner) ,佛则该方程为 非线性方程(non-linear)

目标函数 以及约束方程 中均为关于决策变量的线性方程,则该优化模型为 线性规划(linear program, LP) ,其中目标函数可以为满足约束的任意整数或者分数

目标函数 以及约束方程 中存在关于决策变量的线性方程,则该优化模型为 非线性规划(nonlinear program, LP) ,其中目标函数可以为满足约束的任意整数或者分数

一个优化模型,如果他的决策变量中存在离散变量,则该优化模型位 整数规划(integer program, IP) ,如果整数规划的所有决策变量均为离散变量,则该整数规划为 纯整数规划(pure integer program) ;否则为 混合整数规划(mixed integer program)

搜索算法(improving search) 通过检查邻域来寻找比当前更好地解,若有改进则替换当前解,继续迭代,直到邻域中没有更好的解为止。搜索算法又称为 局部改进(local improvement) 爬山算法(hillclimbing) 局部搜索(local search) 邻域搜索(neighborhood search)

倘若一组可行解周围足够小的的邻域内没有优于该解的可行点,则称为 局部最优解(local optimum) ,最小化(最大化)问题存在 局部最小(最大)解

如果在全局范围内不存在目标值优于某可行解的其他可行点,则称为 全局最优解(global optimum) ,最小化(最大化)问题存在 全局最小(最大)解

搜索算法沿 由当前点 向下一个搜索点 移动,其中 是当前点 处的 搜索方向(move direction) , 是沿该方向前进的 步长 , 。

对于所有足够小的 都有 ,则称 是当前解的一个 改进方向(improving direction) ,如果满足所有约束条件,则为 可行改进方向

如果优化模型的目标函数 是光滑的(所有决策变量都是可微的),那么,当 是一个n维向量的函数,当它有一个一阶片倒数,这些导数组成的n维向量称为 梯度

导数(derivative) ,描述函数随参数的变化率,可以看做斜率。 偏导数(partial derivative) ,是保持其他变量恒定时,关于其中一个变量的导数

对于最大化目标函数 ,若 ,搜索方向 是 处的可改进方向,若 ,搜索方向 不是 处的可改进方向。

对于最小化目标函数 ,若 ,搜索方向 是 处的可改进方向,若 ,搜索方向 不是 处的可改进方向。

当目标函数梯度 ,是最大化目标 的一个改进方向, 是最小化目标函数 的一个改进方向

如果可行域内任意两点的连线都在可行域内,则称该可行域为 凸集

离散的可行集总是非凸集

若优化模型的可行集是凸集,那么对任意可行解始终存在指向另一个解的可行方向,意味着,只要存在最优解,可能性不会阻碍局部最优解发展为全局最优解。

线性约束的可行集又称为多面体集。

如果优化模型的所有约束都是线性的,那么该模型的可行域是凸集

两阶段法

大M法

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