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.2整數規劃模型

變量取整數的規劃稱為整數規劃.所有變量都取整數的規劃稱為純整數規劃,部分變量取整數的規劃稱為混合整數規劃.在線性規劃問題中,如果所有的變量都隻能取值0或1.這樣的線性規劃問題稱為(純)0—1整數規劃問題.如果一個線性規劃問題中,有的變量是連續變量,而另一些變量是0—1變量,這樣的問題稱為混合0—1規劃問題.

1. 背包問題

例4一隻背包最大裝載重量為50公斤.現有三種物品,每種物品數量無限.每種物品每件的重量、價值如下表所示:

表54

物品1物品2物品3

重量(公斤/件)104120

價值(元/件)177235

要在背包中裝入這三種物品各多少件,使背包中的物品價值最高.

設裝入物品1,物品2和物品3各為x1,x2,x3件,由於物品的件數必須是整數,因此背包問題的線性規劃模型是一個整數規劃問題:

maxz=17x1+72x2+35x3〖1〗

s.t.10x1+41x2+20x3≤50

x1,x2,x3≥0,x1,x2,x3是整數

這個問題的最優解是:x1=1件,x2=0件,x3=2件,最高價值為:z=87元.

例5一個登山隊員,他需要攜帶的物品有:食品、氧氣、冰鎬、繩索、帳篷、照相器材、通信器材等.每種物品的重量和重要性係數如表所示.設登山隊員可攜帶的最大重量為25kg,試選擇該隊員所應攜帶的物品.

表55

序號1234567

物品食品氧氣冰鎬繩索帳篷照相器材通信設備

重量/kg55261224

重要性係數201518148410

解:引入0—1變量xi,xi=1表示應攜帶物品i,xi=0表示不應攜帶物品I,i=1,2,…,7

maxz=20x1+15x2+18x3+14x4+8x5+4x6+10x7

5x1+5x2+2x3+6x4+12x5+2x6+4x7≤25

xi=0或1,i=1,2,…,7

比較每種物品的重要性係數和重量的比值,比值大的物品首先選取,直到達到重量限製,上述問題就是一個標準的整數規劃問題,由分枝定界法,解得:X=(x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7)=(1,1,1,1,0,1,1),Z=81