Прямой метод отсечений для задач комбинаторной оптимизации с дополнительными ограничениями

Запропоновано та обґрунтовано прямий метод відсікання для розв’язування комбінаторних задач оптимізації на полірозміщеннях з додатковими обмеженнями. Метод не дозволяє будувати лінійну оболонку множини полірозміщень і отримувати на кожному етапі допустимий розв’язок. A direct pruning method to solve...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Кибернетика и системный анализ
Дата:2011
Автори: Емец, О.А., Емец, Е.М., Олексийчук, Ю.Ф.
Формат: Стаття
Мова:Російська
Опубліковано: Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України 2011
Теми:
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/84256
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Прямой метод отсечений для задач комбинаторной оптимизации с дополнительными ограничениями / О.А. Емец, Е.М. Емец, Ю.Ф. Олексийчук // Кибернетика и системный анализ. — 2011. — Т. 47, № 6. — С. 116-124. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1859901082069630976
author Емец, О.А.
Емец, Е.М.
Олексийчук, Ю.Ф.
author_facet Емец, О.А.
Емец, Е.М.
Олексийчук, Ю.Ф.
citation_txt Прямой метод отсечений для задач комбинаторной оптимизации с дополнительными ограничениями / О.А. Емец, Е.М. Емец, Ю.Ф. Олексийчук // Кибернетика и системный анализ. — 2011. — Т. 47, № 6. — С. 116-124. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.
collection DSpace DC
container_title Кибернетика и системный анализ
description Запропоновано та обґрунтовано прямий метод відсікання для розв’язування комбінаторних задач оптимізації на полірозміщеннях з додатковими обмеженнями. Метод не дозволяє будувати лінійну оболонку множини полірозміщень і отримувати на кожному етапі допустимий розв’язок. A direct pruning method to solve combinatorial optimization problems on polyarrangements with additional constraints is proposed and substantiated in the paper. The method allows obtaining a feasible solution at each stage without constructing the linear hull of the set of polyarrangements.
first_indexed 2025-12-07T15:57:53Z
format Article
fulltext ÓÄÊ 519.85 Î.À. ÅÌÅÖ, Å.Ì. ÅÌÅÖ, Þ.Ô. ÎËÅÊÑÈÉ×ÓÊ ÏÐßÌÎÉ ÌÅÒÎÄ ÎÒÑÅ×ÅÍÈÉ ÄËß ÇÀÄÀ× ÊÎÌÁÈÍÀÒÎÐÍÎÉ ÎÏÒÈÌÈÇÀÖÈÈ Ñ ÄÎÏÎËÍÈÒÅËÜÍÛÌÈ ÎÃÐÀÍÈ×ÅÍÈßÌÈ Êëþ÷åâûå ñëîâà: êîìáèíàòîðíàÿ îïòèìèçàöèÿ, ïîëèðàçìåùåíèå, êîìáèíà- òîðíûé ìåòîä îòñå÷åíèé. ÂÂÅÄÅÍÈÅ Òî÷íûå ìåòîäû ðåøåíèÿ åâêëèäîâûõ êîìáèíàòîðíûõ çàäà÷ ìîæíî óñëîâíî ðàçäåëèòü íà ìåòîäû îòñå÷åíèÿ è êîìáèíàòîðíûå. Ðàçðàáîòêå ìåòîäîâ êîìáèíàòîðíîé îïòèìèçàöèè, èññëåäîâàíèþ ñâîéñòâ âûïóêëûõ îáîëî÷åê êîìáèíàòîðíûõ ìíîæåñòâ ïîñâÿùåíî ìíîãî ïóáëèêàöèé (â ÷àñòíîñòè, [1–12]).  [13] ðàññìîòðåí ïðÿìîé ìåòîä äëÿ ðåøåíèÿ ëèíåéíûõ öå- ëî÷èñëåííûõ çàäà÷ îïòèìèçàöèè. Äëÿ ìåòîäîâ êîìáèíàòîðíîãî îòñå÷åíèÿ îäíîé èç ïðîáëåì ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâàíèå îïèñàíèÿ êîìáèíàòîðíûõ ìíîãîãðàííèêîâ â âèäå ëèíåéíûõ îãðàíè÷åíèé, êîëè÷åñòâî êîòîðûõ óâåëè÷èâàåòñÿ ýêñïîíåíöèàëü- íî ñ ðîñòîì êîëè÷åñòâà ýëåìåíòîâ êîìáèíàòîðíûõ ìíîæåñòâ. Ïîýòîìó ïåðñïåê- òèâíûìè ñ÷èòàþòñÿ ìåòîäû, â êîòîðûõ íàäî ñòðîèòü ëèøü ÷àñòü êîìáèíàòîðíûõ îãðàíè÷åíèé èëè íå ñòðîèòü èõ âîîáùå.  äàííîé ðàáîòå ñ èñïîëüçîâàíèåì èäåé èç [13] ïðåäëîæåí è îáîñíîâàí ìå- òîä ðåøåíèÿ åâêëèäîâûõ êîìáèíàòîðíûõ çàäà÷ íà ïîëèðàçìåùåíèÿõ ñ íåêîòîðû- ìè äîïîëíèòåëüíûìè óñëîâèÿìè. ÏÎÑÒÀÍÎÂÊÀ ÇÀÄÀ×È Ðàññìîòðèì åâêëèäîâó çàäà÷ó êîìáèíàòîðíîé îïòèìèçàöèè íà ïîëèðàçìåùåíèÿõ: íàéòè óïîðÿäî÷åííóþ ïàðó � �x f x* *, ( ) : f f x f x x E n ks * *( ) ( )� � � max � , x f x x E n ks * ( )� � arg max � (1) ïðè ëèíåéíûõ îãðàíè÷åíèÿõ a x aij j j k i � � � 1 0 (i t�1 2, , ,� ) (2) è íåêîòîðûõ äîïîëíèòåëüíûõ îãðàíè÷åíèÿõ h xi ( ) � 0 (i q�1 2, , ,� ), (3) ãäå E n ks � — åâêëèäîâî ìíîæåñòâî ïîëèðàçìåùåíèé [2, 3], ýëåìåíòû êîòîðî- ãî — öåëûå ÷èñëà, f x( ) — ëèíåéíàÿ ôóíêöèÿ, h xi ( ) — íåêîòîðûå èçâåñòíûå ôóíêöèè ëþáîãî êëàññà. Ìíîæåñòâîì ïîëèðàçìåùåíèé ñîãëàñíî [2, 3] áóäåì ñ÷èòàòü ìíîæåñòâî, îïðåäåëÿåìîå ñëåäóþùèì îáðàçîì. Ïóñòü Jn — ìíîæåñòâî n ïåðâûõ íàòóðàëüíûõ ÷èñåë, ò.å. J nn � { }1 2, , ,� . Ïîä ìóëüòèìíîæåñòâîì G g g g� { }1 2, , ,� � áóäåì ïîíèìàòü ñîâîêóïíîñòü ýëå- ìåíòîâ, ñðåäè êîòîðûõ ìîãóò áûòü è îäèíàêîâûå (íåðàçëè÷èìûå) [2]. 116 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2011, ¹ 6 � Î.À. Åìåö, Å.Ì. Åìåö, Þ.Ô. Îëåêñèé÷óê, 2011 Ëþáîå ìóëüòèìíîæåñòâî A ìîæíî ïðåäñòàâèòü åãî îñíîâîé S A( ), ò.å. ìíî- æåñòâîì âñåõ åãî ðàçíûõ ýëåìåíòîâ, è ïåðâè÷íîé ñïåöèôèêàöèåé [ ]A — ñïèñêîì êðàòíîñòåé ýëåìåíòîâ îñíîâû ìóëüòèìíîæåñòâà. Ìóëüòèìíîæåñòâî B ñ îñíîâîé S B( ) íàçûâàåòñÿ ïîäìóëüòèìíîæåñòâîì A, åñëè S B S A( ) ( ) è äëÿ êàæäîãî ýëå- ìåíòà a S B� ( ) ñïðàâåäëèâî íåðàâåíñòâî k a k aB A( ) ( )� , ãäå k aX ( ) — êðàòíîñòü ýëåìåíòà a â ìóëüòèìíîæåñòâå X . Ñóììîé A B ìóëüòèìíîæåñòâ A è B íàçûâà- þò ìóëüòèìíîæåñòâî ñ îñíîâîé S A B S A S B( ) ( ) ( ) � � è êðàòíîñòÿìè ýëåìåíòîâ, ðàâíûìè ñóììå êðàòíîñòåé ñîîòâåòñòâóþùèõ ýëåìåíòîâ â ìóëüòèìíîæåñòâàõ A è B. Ðàññìîòðèì óïîðÿäî÷åííîå ðàçáèåíèå ìóëüòèìíîæåñòâà G íà s íåïóñòûõ ïîäìóëüòèìíîæåñòâ G G Gs1 2, , ,� , ò.å. G Gi i s � � � 1 , à òàêæå k-âûáîðêó èç ìóëüòè- ìíîæåñòâà G âèäà g g g g g g g g g g p p s s p s s � ( , , , , , , , , , , , , ) 1 1 2 1 1 1 2 2 2 2 1 21 2 � � � � , (4) ãäå g Gj l l� , j J pl � , pl — êîëè÷åñòâî ýëåìåíòîâ â âûáîðêå èç ìóëüòèìíî- æåñòâà Gl , l J s� , p kl� � . Ìíîæåñòâî A Gn ks � ( ), ýëåìåíòû êîòîðîãî — ðàçíûå óïîðÿäî÷åííûå k-âûáîð- êè âèäà (4) èç ìóëüòèìíîæåñòâà G, íàçûâàþò [2, 3] åâêëèäîâûì êîìáèíàòîðíûì ìíîæåñòâîì ïîëèðàçìåùåíèé, à åãî ýëåìåíòû — ïîëèðàçìåùåíèÿìè. Îòîáðàæåíèå � � �: A E Rn ks k� (5) íàçûâàþò [2, 3] ïîãðóæåíèåì A n ks � â àðèôìåòè÷åñêîå åâêëèäîâî ïðîñòðàíñòâî, åñëè ìåæäó A n ks � è E� ñóùåñòâóåò âçàèìíî îäíîçíà÷íîå ñîîòâåòñòâèå, óñòàíîâ- ëåííîå ïðàâèëîì: äëÿ g g g g g g g g g g gk p p � �( , , , ) ( , , , , , , , , ,1 2 1 1 2 1 1 1 2 2 2 2 11 2 � � � � s s p s n ksg g A s , , , ) 2 � � � , x g� �( ), x x x x Ek� �( , , , )1 2 � � èìååì x gj j� �j Jk . Îáîçíà÷èì ïîãðóæåííîå åâêëèäîâî êîìáèíàòîðíîå ìíîæåñòâî íà ïîëèðàç- ìåùåíèÿõ E Gn ks � ( ), èëè E n ks � . Íåíóëåâîé âåêòîð x R k� íàçûâàåòñÿ ëåêñèêîãðàôè- ÷åñêè ïîëîæèòåëüíûì (îáîçíà÷åíèå x � 0 ), åñëè ïîëîæèòåëüíà åãî ïåðâàÿ íåíó- ëåâàÿ êîîðäèíàòà. Âåêòîð x R k� ëåêñèêîãðàôè÷åñêè áîëüøå âåêòîðà y R k� (îáîçíà÷åíèå x y� ), åñëè x y� � 0. Öåëîé ÷àñòüþ äåéñòâèòåëüíîãî ÷èñëà a (îáîçíà÷åíèå [ ]a ) íàçûâàåòñÿ ñàìîå áîëüøîå öåëîå ÷èñëî, êîòîðîå íå áîëüøå a. Äðîáíîé ÷àñòüþ ÷èñëà a (îáîçíà÷å- íèå { }a ) íàçûâàåòñÿ ðàçíîñòü a a� [ ] . ÏÐßÌÎÉ ÌÅÒÎÄ ÎÒÑÅ×ÅÍÈÉ ÄËß ÇÀÄÀ× ÊÎÌÁÈÍÀÒÎÐÍÎÉ ÎÏÒÈÌÈÇÀÖÈÈ Ââåäåì äîïîëíèòåëüíûå óñëîâèÿ íà ìóëüòèìíîæåñòâî G. Óñëîâèå 1. Ïóñòü â G ñîäåðæèòñÿ ìèíèìóì k íóëåé, ïðè÷åì ïîäìóëüòèìíî- æåñòâà Gi ñîäåðæàò ìèíèìóì pi íóëåé, i J s� , à îñòàëüíûå ýëåìåíòû — öåëûå. Ýòî óñëîâèå íàçîâåì óñëîâèåì äîñòàòî÷íîãî êîëè÷åñòâà íóëåé è öåëî÷èñëåííîñòè (óñëîâèå ÄÊÍÖ). Óñëîâèå 2. Íà÷àëüíîå íóëåâîå ðåøåíèå óäîâëåòâîðÿåò óñëîâèÿì (3). ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2011, ¹ 6 117 Ðàññìîòðèì àëãîðèòì ðåøåíèÿ çàäà÷è (1)–(3) ñ ýòèìè óñëîâèÿìè. Çäåñü èñ- ïîëüçóþòñÿ ôîðìû ñèìïëåêñ-òàáëèö, êàê â [13], ñ îáîçíà÷åíèÿìè èç [14].  ïî- ñëåäíåé ñòðîêå â ñòîëáöàõ Pj — îöåíêè � j , â P0 — çíà÷åíèå öåëåâîé ôóíêöèè. Ïðîèçâîäÿùåé íàçîâåì ñòðîêó, ïî êîòîðîé ñòðîèòñÿ îòñå÷åíèå. Øàã 0. Ïîñòðîèòü ñèìïëåêñ-òàáëèöó ñîîòâåòñòâåííîé çàäà÷è ëèíåéíîãî ïðîãðàììèðîâàíèÿ (áåç ó÷åòà êîìáèíàòîðíûõ óñëîâèé): f x( ) max� ïðè óñëî- âèè (2). Ê ñèìïëåêñ-òàáëèöå ïðèñîåäèíÿåòñÿ ñòðîêà (L-ñòðîêà), ñîîòâåòñòâóþùàÿ îãðàíè÷åíèþ, êîòîðîå âûðàæàåò âåðõíþþ ãðàíèöó íåáàçèñíûõ ïåðåìåííûõ x x aL j j J L � � � 0 . (6) Çäåñü J — ìíîæåñòâî íåáàçèñíûõ ïåðåìåííûõ, a xL i i k 0 1 � � � , ãäå xi — ìàêñè- ìàëüíî âîçìîæíîå èëè áîëüøåå, ÷åì ìàêñèìàëüíî âîçìîæíîå, çíà÷åíèå ïåðå- ìåííîé xi ïðè óñëîâèÿõ çàäà÷è (1)–(3), xL � 0 — áàçèñíàÿ ïåðåìåííàÿ, ââåäåí- íàÿ äëÿ ïîëó÷åíèÿ ðàâåíñòâà èç ïðèñîåäèíåííîãî íåðàâåíñòâà. Øàã 1. Ïðîâåðèòü óñëîâèå îïòèìàëüíîñòè äëÿ ðåøåíèÿ çàäà÷è ëèíåéíîãî ïðîãðàììèðîâàíèÿ (ÇËÏ): åñëè îöåíêè � j � 0, òî ðåøåíèå îïòèìàëüíîå è îñòà- íîâêà; èíà÷å — ïåðåõîä íà øàã 2. Øàã 2. Âûáðàòü íàïðàâëÿþùèé ñòîëáåö ñ íîìåðîì � êàê ñòîëáåö, êîòîðûé óäîâëåòâîðÿåò óñëîâèÿì aL� � 0 è r rj� � äëÿ âñåõ j � �, j J� ïðè aL� � 0, ãäå r a a a a a j j Lj j Lj nj Lj � � � � � � � � � � , , , 1 � . Øàã 3. Âûáðàòü íîìåð v ïðîèçâîäÿùåé ñòðîêè, íà îñíîâàíèè êîòîðîé áóäåò ñòðîèòüñÿ îòñå÷åíèå, èç ìíîæåñòâà íîìåðîâ ñòðîê V i a a io i ( )� � �� � � � � � � � � � ! " # $ 0 % , (7) ãäå %� �� � � � min a i J i ii k t a a0 0 , ïî ñëåäóþùèì ïðàâèëàì. 1. Ïóñòü Vt ( )� — ìíîæåñòâî V ( )� , êîòîðîå ñîîòâåòñòâóåò t-é ñèìïëåêñ-òàá- ëèöå. Åñëè Vt ( )� ñîäåðæèò áîëüøå îäíîãî ýëåìåíòà: V v v vt m( ) , , ,� � { }1 2 � , òî âûáèðàåì ñòðîêó v� , êîòîðàÿ â ïîñëåäîâàòåëüíîñòè V1 ( )� , V Vt2 ( ), , ( )� �& ïîÿâè- ëàñü ðàíüøå (íå ïîçæå) äðóãèõ v Vi t� ( )� è ñîõðàíÿëàñü äîVt ( )� . Ïåðåéòè ê ï. 2. 2. Ïîñëåäîâàòåëüíî âûáèðàòü ñòðîêó v èç ï. 1, ïîêà v V� ( )� . Åñëè v V' ( )� , ïåðåéòè ê ï. 1 [13]. Øàã 4. Äîáàâèòü â ñèìïëåêñ-òàáëèöó îòñå÷åíèå x a a a a xm v v vj v j j J � � � � � � � � � � � � � � ��1 0 � � ( ) (8) è ïðîâåðèòü, óäîâëåòâîðÿåò ëè ñëåäóþùåå äîïóñòèìîå ðåøåíèå íîâîé ÇËÏ êîìáèíàòîðíûì (x E n ks� � ) è äîïîëíèòåëüíûì îãðàíè÷åíèÿì (3). Åñëè äà — ïå- ðåéòè ê øàãó 7. Èíà÷å — d �1 , ïåðåéòè ê øàãó 5. Øàã 5. Çàìåíèòü îòñå÷åíèå (8) îòñå÷åíèåì x a a d a a d qm v v vj v � � � � � � � � � � �� � � �� � � � � � � � � � � � � � 1 0 � � � � � � � ( )x j j J , (9) ãäå q �1, åñëè a a a a v v vj v 0 � � � ! " # $ ( � ! " # $ , èíà÷å q � 0. Ïåðåéòè ê øàãó 6. 118 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2011, ¹ 6 Øàã 6. Ïðîâåðèòü, óäîâëåòâîðÿåò ëè ñëåäóþùåå äîïóñòèìîå ðåøåíèå ÇËÏ êîìáèíàòîðíûì è äîïîëíèòåëüíûì îãðàíè÷åíèÿì. Åñëè äà — ïåðåéòè ê øàãó 7. Èíà÷å — óâåëè÷èòü d íà åäèíèöó, ïåðåéòè ê øàãó 5. Øàã 7. Ïðîâåñòè ñèìïëåêñ-ïðåîáðàçîâàíèå, ãäå íàïðàâëÿþùèì âûñòóïàåò ñòîëáåö ñ íîìåðîì �, à íàïðàâëÿþùåé ñòðîêîé — äîáàâëåííîå îòñå÷åíèå. Øàã 8. Óäàëèòü ñòðîêó èç ñèìïëåêñ-òàáëèöû, êîòîðàÿ ñîîòâåòñòâóåò äîáàâ- ëåííîìó îòñå÷åíèþ. Ïåðåéòè ê øàãó 1. ÎÁÎÑÍÎÂÀÍÈÅ ÌÅÒÎÄÀ Îòñå÷åíèå íàçûâàåòñÿ ïðàâèëüíûì, åñëè ïðè äîáàâëåíèè åãî â ñèñòåìó îãðà- íè÷åíèé çàäà÷è (1)–(3) îáëàñòü äîïóñòèìûõ ðåøåíèé íå ìåíÿåòñÿ. Äîêàæåì, ÷òî îòñå÷åíèÿ (8) è (9) ïðàâèëüíûå. Ïóñòü íà íåêîòîðîì øàãå íàïðàâëÿþùèì ÿâëÿåòñÿ �-é ñòîëáåö, à ïðîèçâîäÿ- ùåé ñòðîêîé — v-ÿ ñòðîêà. Ðàçäåëèâ ïðîèçâîäÿùóþ ñòðîêó íà av� , ïîëó÷àåì ñòðîêó a x a x x a x a x am m1 1 1 1 1 1 0 �� � � �� � � � � . (10) Ïóñòü, íå íàðóøàÿ îáùíîñòè, áóäåì ñ÷èòàòü { } { }a ai � 0 äëÿ �i J l è { } { }a ai � 0 äëÿ âñåõ îñòàëüíûõ i. Òåîðåìà 1. Îòñå÷åíèå (8), çàïèñàííîå â âèäå íåðàâåíñòâà [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]a x a x x a x a x am m1 1 1 1 1 1 0 �� � � �� � � � � (11) ÿâëÿåòñÿ ïðàâèëüíûì äëÿ çàäà÷è (1)–(3). Äîêàçàòåëüñòâî. Äîêàæåì, ÷òî (8) íå îòñåêàåò îò äîïóñòèìîé îáëàñòè ñîîò- âåòñòâóþùåé ÇËÏ íè îäíîé òî÷êè ñ öåëî÷èñëåííûìè êîîðäèíàòàìè, à çíà÷èò, è äîïóñòèìîé òî÷êè èñõîäíîé çàäà÷è, ò.å. ÿâëÿåòñÿ ïðàâèëüíûì äëÿ çàäà÷è (1)–(3). Äîïóñòèì ïðîòèâíîå, ò.å. ñóùåñòâóåò òàêàÿ òî÷êà ñ öåëî÷èñëåííûìè êîîð- äèíàòàìè ) � ) )x x xm( , , )1 � , ÷òî [ ] [ ] [ ] [ ] [a x a x x a x a x am m1 1 1 1 1 1) ) ) ) ) �� � � �� � � � � 0 ] . (12) Ó÷èòûâàÿ, ÷òî â (12) âñå ïåðåìåííûå öåëûå, èìååì [ ] [ ] [ ] [ ]a x a x x a x a xm m1 1 1 1 1 1 1) ) ) ) ) � �� � � �� � � � � [ ]a0 . (13) Îòíèìåì èç (13) íåðàâåíñòâî (10) ñ ó÷åòîì, ÷òî a a a� [ ] { }: � ) � � ) � ) � � ) � � �� � { } { } { } { } {a x a x a x a x am m1 1 1 1 1 1 1� �� � � � 0 } (14) èëè { } { } { } { } { }a x a x a x a x am m1 1 1 1 1 1 01) ) ) ) �� � � �� � � � , (15) îòêóäà ñëåäóåò { }a0 1� , ÷òî ïðîòèâîðå÷èò òîìó, ÷òî { }a0 — äðîáíàÿ ÷àñòü ÷èñëà. Ïîëó÷èëè ïðîòèâîðå÷èå; ñëåäîâàòåëüíî, ñäåëàííîå ïðåäïîëîæåíèå íåâåðíî, ÷òî äîêàçûâàåò òåîðåìó. Òåîðåìà 2. Îòñå÷åíèå (9), çàïèñàííîå â âèäå íåðàâåíñòâà ([ ] ) ([ ] ) ([ ] ) ([a d x a d x a d x al l l l1 1 1 11 1� � � �� � � 1 1] )� �d x� � � � � x a d x a d x a dm m� � �([ ] ) ([ ] ) [ ]1 1 0� , (16) îòñåêàåò îò äîïóñòèìîé îáëàñòè ñîîòâåòñòâåííîé ÇËÏ òîëüêî òàêèå òî÷êè ñ öåëî÷èñëåííûìè êîîðäèíàòàìè: x a� � [ ]0 , x a x a d� �� � & � � [ ] , , [ ]0 01 1 (â ñîîòâåòñòâåííîì áàçèñå). Äîêàçàòåëüñòâî. Ôàêò îòñå÷åíèÿ óêàçàííûõ òî÷åê ïîäòâåðæäàåòñÿ íå- ïîñðåäñòâåííîé ïðîâåðêîé. ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2011, ¹ 6 119 Äîêàæåì îò ïðîòèâíîãî, ÷òî íèêàêàÿ äðóãàÿ òî÷êà íå îòñåêàåòñÿ. Äîïóñòèì, ÷òî ñóùåñòâóåò òàêàÿ íåíóëåâàÿ öåëî÷èñëåííàÿ òî÷êà ) � ) )x x xm( , , )1 � , ÷òî ([ ] ) ([ ] ) ([ ] ) ([a d x a d x a d xl l l l1 1 1 11 1� ) � ) � ) � � a d x� �� �� ) 1 1] ) ) � ) � ) � � x a d x a d x a dm m� � �([ ] ) ([ ] ) [ ]1 1 0� . (17) Ó÷èòûâàÿ, ÷òî â (17) âñå ïåðåìåííûå öåëûå, èìååì ([ ] ) ([ ] ) ([ ] ) ([a d x a d x a d xl l l l1 1 1 11 1� ) � ) � ) � � a d x� �� �� ) 1 1] ) ) � ) � ) � � � x a d x a d x a dm m� � �([ ] ) ([ ] ) [ ]1 1 01� . (18) Îòíèìåì èç (18) íåðàâåíñòâî (10) ñ ó÷åòîì, ÷òî a a a� [ ] { }: ( ) ( ) , � � ) � � ) � � � � � � � �{ } { } {a d x a d x ai i i l i i i l i s m 1 1 1 1 0 }� d . (19) Äàëåå èìååì ( ) ( ) , { } { } { }a d x a d x d ai i i l i i i l i m � ) ) � � � � � � �1 1 1 1 0 � . (20) Âîçìîæíû âàðèàíòû: 1) cðåäè ÷èñåë x i li , , , ,�1 2 � , ñóùåñòâóåò õîòÿ áû îäíî íåíóëåâîå (íàïðè- ìåð, xk ), òîãäà ( ) ( ) , { } { }a d x a d x di i i l i i i l i m � ) ) � � � � � � �1 1 1 1 � � � ) � � � ) � � � � ( ) ( ){ } { }a d x d a d x di i i l k k1 1 1 1 1 � � � � �( ){ } { } { }a d d a ak k1 1 0 ; (21) 2) x x xl1 2 0� � � �� , òîãäà ñðåäè ÷èñåë x i l l mi , , , , , , ,� � 1 1 1� �� � , ñóùåñòâóåò õîòÿ áû îäíî íåíóëåâîå (íàïðèìåð, xh ): ( ) ( ) , { } { }a d x a d x di i i l i i i l i m � ) ) � � � � � � �1 1 1 1 � � ) � � ) � � � � � ( ) ( ) , { } { }a d x d a d x di i i l i m h h 1 1 1 � � � � �( ){ } { } { }a d d a ah h1 1 0 . (22) Íåðàâåíñòâî (22) íåñïðàâåäëèâî. Ñëåäîâàòåëüíî, ñäåëàííîå ïðåäïîëîæåíèå íåâåðíî, ÷òî äîêàçûâàåò òåîðåìó. ÏÐÈÌÅÐ Ðåøèòü çàäà÷ó f x x x x( ) � �3 21 2 3 max, x x x x x x x x x 1 2 3 1 2 3 1 2 3 3 7 3 3 4 3 3 10 � � � � � * ! * ; ; ; ( )x x x1 2 2 2 3 23 1� � ; ( , , ) ( ) . x x x E G E1 2 3 10 6 32� � , G � { }0 1 2 3 4 53 3 2 2, , , , , ; 120 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2011, ¹ 6 ( , ) ( )x x E G1 2 1� , G1 2 2 20 1 3 4� { }, , , , E G( )1 — ìíîæåñòâî 2-ðàçìåùåíèé èç ìóëüòèìíîæåñòâà G1; x E G3 2� ( ), G2 0 1 2 3 5� { }, , , , , E G( )2 — ìíîæåñòâî 1-ðàç- ìåùåíèé èç ìóëüòèìíîæåñòâà G2 . Ðåøåíèå. Çàïèøåì âñïîìîãàòåëüíóþ ÇËÏ (ÂÇËÏ) â êàíîíè÷åñêîì âèäå: f x x x x( ) � �3 21 2 3 max, x x x x x x x x x x x x 1 2 3 4 1 2 3 5 1 2 3 6 3 7 3 3 4 3 3 10 � � � � � , , , * ! * x j � 0 �j J6 . Øàã 0. Ñòðîèì ñèìïëåêñ-òàáëèöó ÂÇËÏ, ïðèñîåäèíÿåì L-ñòðîêó: x x x xL1 2 3 14 � (òàáë. 1; áàçèñíûå ñòîëáöû äëÿ óäîáñòâà íå çàïèñûâàåì).  ñèìïëåêñ-òàáëèöó äëÿ ïîñòðîåíèÿ îòñå÷åíèÿ äîáàâëåíû äâà äîïîëíèòåëüíûõ (ïîñëåäíèõ) ñòîëáöà. Øàã 1. Åñòü îòðèöàòåëüíûå îöåíêè � j , ïåðåõîäèì ê ñëåäóþùåìó øàãó. Øàã 2. Íàïðàâëÿþùèé ñòîëáåö — ïåðâûé (P1), ïîñêîëüêó âåêòîð r1 3 1 1 1 1 1 4 1 1 1 0 1 0 1 � � �� � � � � �, , , , , , ëåêñèêîãðàôè÷åñêè ìåíüøå, ÷åì r2 2 1 � �� � � � � �, ... è r3 1 1 � �� � � � � �, ... . Øàã 3. Âû÷èñëèì %1 0 0 11 7 2 5� � � � min a i J i ii a a , , V1 1 3( ) � { }. Ïðîèçâîäÿùàÿ ñòðîêà — òðåòüÿ. Øàã 4. Ñîãëàñíî (8) ïîëó÷àåì îòñå÷åíèå x x1 7 2 � . Ïîñëå ñèìïëåêñ-ïðåîá- ðàçîâàíèÿ ñòîëáöà P0 ïîëó÷àåì òî÷êó x * ( , , )� 2 0 0 , êîòîðàÿ íå óäîâëåòâîðÿåò êîìáèíàòîðíûì è äîïîëíèòåëüíîìó (íåëèíåéíîìó) îãðàíè÷åíèÿì. Ïîëîæèì d �1, ïåðåõîäèì íà øàã 5. Øàã 5. Ñîãëàñíî (9) ïîëó÷àåì îòñå÷åíèå x x1 7 1 � . Øàã 6. Ïîñëå ñèìïëåêñ-ïðåîáðàçîâàíèÿ ñòîëáöà P0 ïîëó÷àåì òî÷êó x * ( , , )� 1 0 0 , êîòîðàÿ óäîâëåòâîðÿåò êîìáèíàòîðíûì îãðàíè÷åíèÿì x E*� è äî- ïîëíèòåëüíîìó íåëèíåéíîìó. Ïåðåõîäèì íà øàã 7. Øàã 7. Ïðîâîäèì ñèìïëåêñ-ïðåîáðàçîâàíèÿ, íàïðàâëÿþùàÿ ñòðîêà — îòñå- ÷åíèå, íàïðàâëÿþùèé ñòîëáåö — ïåðâûé (P1) (òàáë. 2). Øàã 8. Óäàëÿåì ñòðîêó-îòñå÷åíèå èç òàáë. 3, ïåðåõîäèì íà øàã 1.  ïåðâîì øàãå èìåþòñÿ îòðèöàòåëüíûå îöåíêè. Àíàëîãè÷íî ïîëó÷àåì âòî- ðîå îòñå÷åíèå � �2 17 2 8x x x . ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2011, ¹ 6 121 Íîìåð ñòðîêè Ïåðåìåííûå Çíà÷åíèÿ ïåðåìåííûõ xi P0 P1 P2 P3 a a i i 0 � a a i i 0 � � � � � � � 1 x4 0 7 1 3 1 7 5 2 x5 0 3 1 –1 3 3 3 3 x6 0 10 4 3 3 2,5 2 4 x1 3 0 –1 0 0 – – 5 x2 2 0 0 –1 0 – – 6 x3 1 0 0 0 –1 – – 7 xL 0 14 1 1 1 Îöåíêà, � 0 –3 –2 –1 Ò à á ë è ö à 1  òàáë. 4–7 ïîëó÷åíî åùå ÷åòûðå îòñå÷åíèÿ äëÿ ðàçëè÷íûõ ýòàïîâ.  òàáë. 8 âñå îöåíêè � j íå ìåíüøå íóëÿ. Îïòèìàëüíîå ðåøåíèå èñõîäíîé çàäà÷è íàéäåíî: f x( )* � 6, x E* ( , , )� �1 1 1 . Îòìåòèì, ÷òî íà ðàçíûõ ýòàïàõ ïîëó÷åíû òàêèå äîïóñòèìûå ðåøåíèÿ çàäà÷è (1)–(3): ( , , )0 0 0 , ( , , )1 0 0 , ( , , )1 1 0 , ( , , )1 1 1 . 122 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2011, ¹ 6 Íîìåð ñòðîêè Ïåðåìåííûå Çíà÷åíèÿ ïåðåìåííûõ, xi P0 P1 P2 P3 1 x4 0 7 1 3 1 2 x5 0 3 1 –1 3 3 x6 0 10 4 3 3 4 x1 3 0 –1 0 0 5 x2 2 0 0 –1 0 6 x3 1 0 0 0 –1 7 xL 0 14 1 1 1 8 x7 1 1 0 0 Îöåíêà, � 0 –3 –2 –1 Ò à á ë è ö à 2 Íîìåð ñòðîêè Ïåðåìåííûå Çíà÷åíèÿ ïåðåìåííûõ, xi P0 P7 P2 P3 a a i i 0 � a a i i 0 � � � � � � � 1 x4 0 6 –1 3 1 2 2 2 x5 0 2 –1 –1 3 – – 3 x6 0 6 –4 3 3 2 2 4 x1 3 1 1 0 0 – – 5 x2 2 0 0 –1 0 – – 6 x3 1 0 0 0 –1 – – 7 xL 0 13 –1 1 1 8 x8 1 –2 1 0 Îöåíêà, � 3 3 –2 –1 Ò à á ë è ö à 3 Íîìåð ñòðîêè Ïåðåìåííûå Çíà÷åíèÿ ïåðåìåííûõ, xi P0 P7 P8 P3 a a i i 0 � a a i i 0 � � � � � � � 1 x4 0 3 5 –3 1 3 3 2 x5 0 3 –3 1 3 1 1 3 x6 0 3 2 –3 3 1 1 4 x1 3 1 1 0 0 – – 5 x2 2 1 –2 1 0 – – 6 x3 1 0 0 0 –1 – – 7 xL 0 12 1 –1 1 8 x9 1 0 –1 1 Îöåíêà, � 5 –1 2 –1 Ò à á ë è ö à 4 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2011, ¹ 6 123 Íîìåð ñòðîêè Ïåðåìåííûå Çíà÷åíèÿ ïåðåìåííûõ, xi P0 P7 P8 P9 a a i i 0 � a a i i 0 � � � � � � � 1 x4 0 2 5 –2 –1 0,4 0 2 x5 0 0 –3 4 –3 – – 3 x6 0 0 2 0 –3 0 0 4 x1 3 1 1 0 0 1 1 5 x2 2 1 –2 1 0 – – 6 x3 1 1 0 –1 1 – – 7 xL 0 11 1 0 –1 8 x10 0 1 0 –2 Îöåíêà, � 6 –1 1 1 Ò à á ë è ö à 5 Íîìåð ñòðîêè Ïåðåìåííûå Çíà÷åíèÿ ïåðåìåííûõ, xi P0 P10 P8 P9 a a i i 0 � a a i i 0 � � � � � � � 1 x4 0 2 –5 –2 9 0,22222 0 2 x5 0 0 3 4 –9 3 x6 0 0 –2 0 1 0 0 4 x1 3 1 –1 0 2 0,5 0 5 x2 2 1 2 1 –4 – – 6 x3 1 1 0 –1 1 1 1 7 xL 0 11 –1 0 1 8 x11 0 –2 0 1 Îöåíêà, � 6 1 1 –1 Ò à á ë è ö à 6 Íîìåð ñòðîêè Ïåðåìåííûå Çíà÷åíèÿ ïåðåìåííûõ, xi P0 P10 P8 P11 a a i i 0 � a a i i 0 � � � � � � � 1 x4 0 2 13 –2 –9 0,15385 0 2 x5 0 0 –15 4 9 – – 3 x6 0 0 0 0 –1 – – 4 x1 3 1 3 0 –2 0,33333 0 5 x2 2 1 –6 1 4 – – 6 x3 1 1 2 –1 –1 0,5 0 7 xL 0 11 1 0 –1 8 x12 0 1 –1 –1 Îöåíêà, � 6 –1 1 1 Ò à á ë è ö à 7 Íîìåð ñòðîêè Ïåðåìåííûå Çíà÷åíèÿ ïåðåìåííûõ, xi P0 P12 P8 P11 1 x4 0 2 –13 11 4 2 x5 0 0 15 –11 –6 3 x6 0 0 0 0 –1 4 x1 3 1 –3 3 1 5 x2 2 1 6 –5 –2 6 x3 1 1 –2 1 1 7 xL 0 11 –1 1 0 Îöåíêà, � 6 1 0 0 Ò à á ë è ö à 8 ÇÀÊËÞ×ÅÍÈÅ Ïðåäëîæåí è îáîñíîâàí ïðÿìîé ìåòîä îòñå÷åíèé äëÿ ðåøåíèÿ óñëîâíûõ êîì- áèíàòîðíûõ çàäà÷ íà ïîëèðàçìåùåíèÿõ ïðè óñëîâèè ÄÊÍÖ. Çàìåòèì, ÷òî îá- ëàñòü, êîòîðóþ îáðàçóþò âñå îãðàíè÷åíèÿ èñõîäíîé çàäà÷è (êðîìå êîìáèíà- òîðíûõ), íå îáÿçàòåëüíî äîëæíà áûòü âûïóêëîé. Ñðåäè äîñòîèíñòâ ìåòîäà îòìåòèì òî, ÷òî íà êàæäîì ýòàïå èìååòñÿ äîïóñòè- ìîå ðåøåíèå èñõîäíîé çàäà÷è (1)–(3). Íàïðàâëåíèåì äàëüíåéøèõ èññëåäîâàíèé ìîæåò áûòü ïîëó÷åíèå òåîðåòè- ÷åñêîé îöåíêè ñëîæíîñòè àëãîðèòìà. Öåëåñîîáðàçíî ðàññìîòðåòü âîçìîæíîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ äàííîãî ìåòîäà íà äðóãèå òèïû êîìáèíàòîðíûõ îïòèìèçàöèîí- íûõ çàäà÷. ÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÐÀÒÓÐÛ 1. Ñ å ð ã è å í ê î È .  . , Ê à ñ ï ø è ö ê à ÿ Ì . Ô . Ìîäåëè è ìåòîäû ðåøåíèÿ íà ÝÂÌ êîìáèíàòîðíûõ çàäà÷ îïòèìèçàöèè. — Ê.: Íàóê. äóìêà, 1981. — 288 ñ. 2. Ñ ò î ÿ í Þ . à . , ª ì å ö ü Î . Î . Òåîð³ÿ ³ ìåòîäè åâêë³äîâî¿ êîìá³íàòîðíî¿ îïòèì³çàö³¿. — Ê.: ²ÑÄÎ, 1993. — 188 ñ. (http://informatics.org.ua/uploads/books/stoyan sub emets sub eko.pdf) 3. Ñ ò î ÿ í Þ . à . , ª ì å ö ü Î . Î . , ª ì å ö ü ª . Ì . Îïòèì³çàö³ÿ íà ïîë³ðîçì³ùåííÿõ: òåîð³ÿ òà ìåòîäè. — Ïîëòàâà: ÐÂÖ ÏÓÑÊÓ, 2005. — 103 ñ. 4. Ñ ò î ÿ í Þ . à . , ª ì å ö ü Î . Î . , ª ì å ö ü ª . Ì . Ìíîæèíè ïîë³ðîçì³ùåíü â êîìá³íàòîðí³é îïòèì³çàö³¿ // Äîï. ÍÀÍ Óêðà¿íè. — 1999. — ¹ 8. — Ñ. 37–41. 5. Å ì å ö Î . À . , Á à ð á î ë è í à Ò . Í . Êîìáèíàòîðíàÿ îïòèìèçàöèÿ íà ðàçìåùåíèÿõ: Ìîíîãðàôèÿ. — Ê.: Íàóê. äóìêà, 2008. — 159 ñ. 6. ª ì å ö ü Î . Î . , Ê î ë º ÷ ê ³ í à Ë . Ì . Çàäà÷³ êîìá³íàòîðíî¿ îïòèì³çàö³¿ ç äðîáîâî-ë³í³éíèìè ö³ëüîâèìè ôóíêö³ÿìè. — Ê.: Íàóê. äóìêà, 2005. — 117 ñ. 7. ª ì å ö ü Î . Î . , Ð î ñ ê ë à ä ê à Î .  . Çàäà÷³ îïòèì³çàö³¿ íà ïîë³êîìá³íàòîðíèõ ìíîæèíàõ: âëàñòèâîñò³ òà ðîçâ’ÿçóâàííÿ. — Ïîëòàâà: ÐÂÖ ÏÓÑÊÓ, 2006. — 129 ñ. 8. ª ì å ö ü Î . Î . , Á à ð á î ë ³ í à Ò . Ì . Ðîçâ’ÿçóâàííÿ çàäà÷ íåë³í³éíî¿ óìîâíî¿ îïòèì³çàö³¿ íà ðîçì³ùåííÿõ ìåòîäîì â³äñ³êàííÿ // Óêð. ìàò. æóðí. — 2003. — 55, ¹ 5. — Ñ. 604–611. 9. Ä î í å ö à . À . , Ê î ë å ÷ ê è í à Ë . Í . Ìåòîä óïîðÿäî÷åíèÿ çíà÷åíèé ëèíåéíîé ôóíêöèè íà ìíîæåñòâå ïåðåñòàíîâîê // Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç. — 2009. — ¹ 2. — Ñ. 50–61. 10. ª ì å ö ü Î . Î . , Ð î ñ ê ë à ä ê à À . À . Ïðî îö³íêè ì³í³ìóì³â ö³ëüîâèõ ôóíêö³é ïðè îïòèì³çàö³¿ íà ñïîëó÷åííÿõ // Óêð. ìàò. æóðí. — 1999. — 51, ¹ 8. — Ñ. 1118–1121. 11. Å ì å ö Î . À . , Á à ð á î ë è í à Ò . Ì . Ðåøåíèå ëèíåéíûõ çàäà÷ îïòèìèçàöèè íà ðàçìåùåíèÿõ ìåòîäîì îòñå÷åíèÿ // Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç. — 2003. — ¹ 6. — Ñ. 131–141. 12. Å ì å ö Î . À . , Á à ð á î ë è í à Ò . Ì . Ðåøåíèå çàäà÷ åâêëèäîâîé êîìáèíàòîðíîé îïòèìè- çàöèè ìåòîäîì ïîñòðîåíèÿ ëåêñèêîãðàôè÷åñêîé ýêâèâàëåíòíîñòè // Òàì æå. — 2004. — ¹ 5. — Ñ. 115–125. 13. Õ ó Ò . Öåëî÷èñëåííîå ïðîãðàììèðîâàíèå è ïîòîêè â ñåòÿõ. — Ì.: Ìèð, 1974. — 519 ñ. 14. À ê ó ë è ÷ È . Ë . Ìàòåìàòè÷åñêîå ïðîãðàììèðîâàíèå â ïðèìåðàõ è çàäà÷àõ: Ó÷åá. ïîñîáèå äëÿ ñòóäåíòîâ ýêîíîì. ñïåö. âóçîâ. — Ì.: Âûñø. øê., 1986. — 319 ñ. Ïîñòóïèëà 27.12.2010 124 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2011, ¹ 6
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-84256
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 0023-1274
language Russian
last_indexed 2025-12-07T15:57:53Z
publishDate 2011
publisher Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
record_format dspace
spelling Емец, О.А.
Емец, Е.М.
Олексийчук, Ю.Ф.
2015-07-04T14:51:55Z
2015-07-04T14:51:55Z
2011
Прямой метод отсечений для задач комбинаторной оптимизации с дополнительными ограничениями / О.А. Емец, Е.М. Емец, Ю.Ф. Олексийчук // Кибернетика и системный анализ. — 2011. — Т. 47, № 6. — С. 116-124. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.
0023-1274
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/84256
519.85
Запропоновано та обґрунтовано прямий метод відсікання для розв’язування комбінаторних задач оптимізації на полірозміщеннях з додатковими обмеженнями. Метод не дозволяє будувати лінійну оболонку множини полірозміщень і отримувати на кожному етапі допустимий розв’язок.
A direct pruning method to solve combinatorial optimization problems on polyarrangements with additional constraints is proposed and substantiated in the paper. The method allows obtaining a feasible solution at each stage without constructing the linear hull of the set of polyarrangements.
ru
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
Кибернетика и системный анализ
Системный анализ
Прямой метод отсечений для задач комбинаторной оптимизации с дополнительными ограничениями
Прямий метод відсікання для задач комбінаторної оптимізації з додатковими обмеженнями
Direct pruning method for combinatorial optimization problems with additional constraints
Article
published earlier
spellingShingle Прямой метод отсечений для задач комбинаторной оптимизации с дополнительными ограничениями
Емец, О.А.
Емец, Е.М.
Олексийчук, Ю.Ф.
Системный анализ
title Прямой метод отсечений для задач комбинаторной оптимизации с дополнительными ограничениями
title_alt Прямий метод відсікання для задач комбінаторної оптимізації з додатковими обмеженнями
Direct pruning method for combinatorial optimization problems with additional constraints
title_full Прямой метод отсечений для задач комбинаторной оптимизации с дополнительными ограничениями
title_fullStr Прямой метод отсечений для задач комбинаторной оптимизации с дополнительными ограничениями
title_full_unstemmed Прямой метод отсечений для задач комбинаторной оптимизации с дополнительными ограничениями
title_short Прямой метод отсечений для задач комбинаторной оптимизации с дополнительными ограничениями
title_sort прямой метод отсечений для задач комбинаторной оптимизации с дополнительными ограничениями
topic Системный анализ
topic_facet Системный анализ
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/84256
work_keys_str_mv AT emecoa prâmoimetodotsečeniidlâzadačkombinatornoioptimizaciisdopolnitelʹnymiograničeniâmi
AT emecem prâmoimetodotsečeniidlâzadačkombinatornoioptimizaciisdopolnitelʹnymiograničeniâmi
AT oleksiičukûf prâmoimetodotsečeniidlâzadačkombinatornoioptimizaciisdopolnitelʹnymiograničeniâmi
AT emecoa prâmiimetodvídsíkannâdlâzadačkombínatornoíoptimízacíízdodatkovimiobmežennâmi
AT emecem prâmiimetodvídsíkannâdlâzadačkombínatornoíoptimízacíízdodatkovimiobmežennâmi
AT oleksiičukûf prâmiimetodvídsíkannâdlâzadačkombínatornoíoptimízacíízdodatkovimiobmežennâmi
AT emecoa directpruningmethodforcombinatorialoptimizationproblemswithadditionalconstraints
AT emecem directpruningmethodforcombinatorialoptimizationproblemswithadditionalconstraints
AT oleksiičukûf directpruningmethodforcombinatorialoptimizationproblemswithadditionalconstraints