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最优化方法简明教程—centre

①图与网破圈法:任取一个圈,去掉一条权最大的边,直到最小树。

避圈法:选最小权的边,避圈前进,直到最小树。

最短路算法:Dijkstra法:从V s给定P标号T标号λ标号(T标号变为P标号λ标号记位置)反向追踪:列表,d1(V1,V j)→d k(V1,V j)=min(ωij+d k(V1,V i))据最小权反向追踪网络优化:最小截集最大流:找到最小截集(弧的集合)标号法:开始,为的标号,最小费用最大流:邮递员问题:通过消灭奇点,找欧拉回路网络计划图:最早开始最晚开始机动时间最早结束最晚结束自由时差工期优化:人力,费用,工期优化。

费用率=(最短时间费用-正常时间费用)/(正常时间-最短时间)②排队论(保证服务质量,又减少费用)顾客源→(排队规则)队列→(服务规则)服务机构→离去服务规则:FCFS,LCFS,随机服务,PRM(顾客到达)|A(服务时间)|1(服务台数)|∞(容量)|∞(顾客源) N(t)队长N q (t)排队长T(t)顾客逗留时间T q (t)顾客等待时间 L 平均队长L q 平均等待队长W 平均逗留时间W q 平均等待时间 R 为系统利用率泊松流(M):无后效性;平稳性;单个性;P1(t,t+Δt)=λΔt+o(Δt);o(Δt)=∑∞2P n (t,t+Δt);E ξ=D ξ=λt (t 时刻n 个顾客的概率)负指数分布(M):无记忆性(P(T>t+s/t>s)=P(T>t));[0,t)至少到达一 个顾客1-P 0(t )=1-e -t λ,t>0!)()(K t e t V Ktk λλ-= ,2,1,0=K ⎩⎨⎧<≥-=-0,00,1)(t t e t F tiλξ),2,1( =i爱尔朗分布(E K ):(相当于泊松流到达后被k 个服务台均分顾客形成) (其中,t>0,E(T)=1/μ,Var(T)=1/μ2k ))!1()()(1>-=--t e k t t f tk μμμK=1为M ,k=∞定长分布D,k ≥30正态分布近似 G 表示一般相互独立的随机分布 Little 公式:(四者知一即可)μ1+=q W W W L λ= q q W L λ= ρ+=q L L∑∞==0n nnP L∑∑∞=∞=+=-=sn n ms n q nP P s n L 0)(服务率:ρ=λ/μ(λ为到达μ为服务)排队系统分析:M|M|1|∞|∞(到达服从λ泊松过程,服务服从μ负指数分布)空闲:P=1-ρ.有k个顾客:P k=(1-ρ)ρk.L=(1-ρ)ρM|M|1|N|∞(到达服从λ泊松过程,服务服从μ负指数分布)P0=(1-ρ)/(1-ρ)N+1.P k=(1-ρ)ρk/(1-ρ)N+1.L=(1-ρ)ρ-(N+1)ρN+1/(1-ρ)N+1M|M|1|∞|m(到达服从λ泊松过程,服务服从μ负指数分布)P0=1/∑m0ρn m!/(m-i)!.P k=m!/(m-k)!/∑m0m!/(m-i)!.L=m-(1-P)/ρM|M|c|∞|∞(到达服从λ泊松过程,服务服从μ负指数分布)ρs=λ/μc=ρ/c,L q=(ρ)Cρs P0/c!(1-ρs)2.11)(11!1)(!1--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅-⋅+=∑ckckckPμλρμλ)(!1)(!1⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧>≤=-cnPcccnPnPncnnnρρM|M|c|N|∞(到达服从λ泊松过程,服务服从μ负指数分布)⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≤≤<≤=-Nncpcccnpnpcnnnn!!ρρ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-+≠⎪⎪⎭⎫⎝⎛--+=--=--=+-∑∑1)1(!!1)1(!)1(!11111ccncnccn ccNccncNcncnpρρρρρρρρ)(∑=-=NcnnqpcnLM|M|c|∞|m(到达服从λ泊松过程,服务服从μ负指数分布)KMCCCMKMCCMCKMKMP∑∑+-+-∙=1)()!(1!)()!(!11!1ρρ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≤≤+-≤≤-=-)1(,)(!)!(!)0(,)(!)!(!nmncPccnmmcnPnnmmPncnnμλμλ其中μλρcm=,∑=m1nS nPLM|G|1(到达服从λ泊松过程,服务服从μ负指数分布))1(2222ρσλρ-+=q LM|D|1(到达服从λ泊松过程,服务服从μ负指数分布))1(22ρρρ-+=LM|M|1(最优服务率μ)λμλμ-+=ws c c z &&0=μd dz →λλμsw c c +=*M|M|C (最优服务台数C )Z(c*)≤z(c*-1)&Z(c*)≤z(c*+1)→)()1(/)1()(**'**c L c L c c c L c L w s --≤≤+- ③ 存储论存储费用,订货费用,生产费用,缺货费用 经济订购批量:不允许缺货,备货快:C(t)=C 3/t+kR+C 1Rt/2;dC/dt=0→t 0=sqrt(2C 3/C 1R),Q 0=Rt 0.允许缺货,备货快:C(t)=C 3/t+C 1(P-R)Tt/2t;dC/dt=0→t 0=sqrt(2C 3P/C 1R(P-R)),Q 0=Rt 0.允许缺货,生产需要时间:C(t,S)=(C 3+S 2C 1/2R+(Rt-S)2C 2/2R)/t;dC/dt=dC/dS=0→t 0=sqrt(2C 3(C 1+ C 2)/C 1R(P-R)),S 0=sqrt(2C 3C 2R/C 1(C 1+C 2)),Q 0=Rt 0.需求随机离散:C(Q)≤C(Q+1),C(Q)≤C(Q-1)→∑-10Q P(r)≤k/(k+h)≤∑Q0P(r)需求随机连续: E(C(Q))=P ⎰∞Q(r-Q)φ(r)dr+C 1⎰Q0(Q-r)φ(r)dr+kQdE/dQ=0→F(Q)=⎰Q0φ(r)dr=(P-k)/(C 1+P) C 2>P 时,F(Q)=(C 2-k)/(C 1+C 2)(s,S )型存储策略:需求为连续的随机变量(货物成本K/单位,存储费C 1/单位,缺货费C 2/单位,订购费C 3/单位,需求密度φ(r ),S=I+Q ,其中I 表示原始积累,Q 表示进货数量) C(S)=C 3+KQ++⎰S 0C 1(S-r)φ(r )dr+⎰∞SC 2(r-S)φ(r )drC'(S)=0 →⎰Sφ(r )dr=(C 2-K)/(C 1+C 2)查表可得S需求为离散的随机变量C(S)=C 3+KQ++∑≤Sr C 1(S-r)φ(r )dr+∑>Sr C 2(r-S)φ(r )drC(S i+1)≥C(S i )&&C(S i )≤C(S i-1)求得S需求备货时间都随机离散:(t 时间内需求量r 随机φt (r ),t 时间内平均需求为ρt,备货时间x 随机,概率为p(x),存储费C 1/单位.年,缺货费C 2/单位.阶段,订购费C 3,年需求D ,缓冲存量B )先通过确定性模型求Q 0=E.O.Q=132C DC ,N 0=Q D(每年订购N 0次每次订Q 0)L=μρ+B,P L =∑Xp(x)F X (L)则:C(L,B)=(B+Q 0/2)C 1+P L C 2P L .求极值 ④ 决策论(单目标决策)战略决策(全局性,长远问题)、策略决策(为完成目标而定)、执行决策(执行方案选择);定量决策、定性决策;确定型决策、风险决策、不确定型决策;单项决策、贯序决策;程序决策(可重复,有章可循)、非程序决策(凭直觉应变)面向过程(预决策→决策→决策后)面向结果(确定目标→收集信息→提出方案→方案选优→决策)不确定型决策:⏹悲观主义准则:maxi minj(a ij)⏹乐观主义准则:maxi minj(a ij)⏹等可能准则:maxi(E(S i))⏹最小机会准则:maxi(a ik)⏹折中主义准则:Hi=αa imax+(1-α)a imin。

风险决策:⏹EMV:maxi ∑jP j a ij(适用于以此决策多次重复进行)⏹EOL:mini ∑jP j a ij'(EOL i+EMV i=K表明决策结果一致)⏹EVPI:EPPL-EMV*=EVPI≥0(满足此条件时没白花钱)主观概率:直接估计法:要求参加者直接给出概率间接轨迹法:参加者通过排队或相互比较等给出概率修正概率方法:贝叶斯公式先由过去的经验或专家估计获得事前概率;再调查得条件概率;由贝叶斯公式得到时候概率:P(B i/A)=P(B i)P(A/B i)/∑P(B i)P(A/B i)效用理论:将要考虑的因素都折合为效用值,选综合效用值最大的方案。

直接提问法、对比提问法得到效用值,再用效用曲线进行拟合。

灵敏度分析:转折概率P=(a12-a22)/(a12-a22+a21-a11)⑤对策论G={S1,S2;A}为矩阵对策,S1={α1……αm},S2={β1……βn},A=(a ij)mn, ifmaxi minja ij=minjmaxia ij=a i*j* 记V G=a i*j*则V G为G的值,(αi*,βj*)为G在纯策略意义下的解,αi*,βj*分别为的ⅠⅡ最优化策略。

G={S1,S2;A}纯策略意义有解⇔∍纯局势(αi*,βj*),ST a ij*≤a i*j*≤a i*j.⇔∍a i*j*是矩阵A的一个鞍点。

f(x,y),x∈A,y∈B,IF∍x*∈A,y*∈B∀x∈A,y∈B,有f(x,y*)≤f(x*,y*)≤f(x*,y)则(x*,y*)为f的一个鞍点。

无差别性,可交换性(对于鞍点的横坐标与纵坐标)混合策略:G={S1,S2;A}记S1*={x∈E m|x i≥0,i=1…m,∑m1x i=1},S2*={x∈E n|y j≥0,i=1…n,∑n1y j=1},S1*,S2*分别为ⅠⅡ的混合策略集.Ⅰ的赢得函数E(x,y)=X'AY:Ⅰ保证自己赢的期望值不少于v1=max*x1s∈min*2sy∈E(x,y)Ⅱ保证自己失的期望值最多为v2=min*1sy∈max*x2s∈E(x,y)v1≤v2.G*={S1*,S2*;E}是G={S1,S2;A}的混合扩充,if v1=v2,记v G,为对策G*的值.(x*,y*)为G在混合策略意义下的解,x*,y*分别为ⅠⅡ的最优混合策略。

G={S1,S2;A}混合策略意义下有解⇔∍x*∈S1*,y*∈S2* ST E(x,y*)≤E(x*,y*)≤E(x*,y)基本定理:✧记E(i,y)=∑jija y j,E(x,j)=∑iija x i,则E(x,y)=∑i∑jija x i y j= ∑iE(i,y)x j=∑jE(x,j)y i.✧(x*,y*)是G的解⇔∀i,j,E(i,y*)≤E(x*,y*)≤E(x*,j)⇔∍v ST,x*,y*分别是下列方程组的解且v=v G.∑iija x i≥v,j=1…n ∑jija y j≥v,j=1…m∑i x i=1 ∑jy j=1x i≥0,i=1…m y j≥0,i=1…m✧∀G={S1,S2;A}一定存在混合策略意义下的解(证:上述方程组互为对偶的线性规划,分别存在最优解(x*,v*)(y*,v*))定理:(x*,y*)是G的解,v=v G则If,x i*>0,then ∑jija y j*=v;If∑jija y j*<v,thenx i*=0If,y j*>0,then ∑iija x i*=v;If∑iija x i*>v,theny j*>0运算:G1={S1,S2;(a ij)}✧G2={S1,S2;(a ij+L)}则v G2=v G1+L,T(G1)=T(G2).✧G2={S1,S2;α(a ij)}则v G2=αv G1,T(G1)=T(G2).✧A+A'=0,则v G=0,T1(G)=T2(G).✧If ∀j=1…n;a ij≥a kj,则Ⅰ的纯策略a i优超于a k。

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