|
|
3 |
5 |
||
|
2 |
5 |
3 |
1 |
8 |
Мы получаем следующую задачу:
х11+х12+х13+х14+х15 =15,
х21+х22+х23+х24+х55 =15,
х31+х32+х33+х34+х35 =20,
х11 +х21 +х31=20,
х12+х22 +х32=5,
х13+х23 +х33 =10,
х14 +х24 +х34 =10,
х15+х25+х35=5;
хij 0 для i = 1,2,3; j = 1,2,3,4,5;
Кmin=5х11+6х12+3х13+5х14+9х15+6х21+4х22+7х23+3х24+5х25+2х31+5х32+3х33+х34+8х35;
Такие задачи целесообразно решать при помощи особого варианта симплекс-метода – так называемого метода потенциалов.
Все транспортные задачи имеют оптимальное решение. Если все значение aj и bi в условиях транспортной задачи целочисленные, то переменные xij во всех базисных решениях (а так же и в любом оптимальном базисном решении) имеют целочисленные значения.
1.1 Составление опорного плана
Решение транспортной задачи начинается с нахождения опорного плана. Для этого существуют различные способы, рассмотрим простейший, так называемый способ северо-западного угла. Пояснить его проще всего будет на конкретном примере:
Условия транспортной задачи заданы транспортной таблицей.
а
b
20
5
10
10
5
15
5
6
3
5
9
15
6
4
7
3
5
20
2
5
3
1
8
Будем заполнять таблицу перевозками постепенно начиная с левой верхней ячейки ("северо-западного угла" таблицы). Будем рассуждать при этом следующим образом. Пункт а1 подал заявку на 20 единиц груза. Удовлетворим эту заявку за счёт запаса 15, имеющегося в пункте b 1 , и запишем перевозку 15 в клетке (1,1). После этого дополним заявку за счет заявка пункта b 2, и запишем 5 в клетке (1,2), теперь заявка удовлетворена, но в пункте b 2 осталось ещё 10 единиц груза. Удовлетворим за счёт них заявку пунктов а2 (5 единиц клетка 2,2) и а3 (5 единиц клетка 2,3). На складе b3 есть запас в 20 единиц, за счет его мы удовлетворим оставшиеся заявки а3 (оставшиеся 5 единиц клетка 3,3), а3 (10 единиц клетка 3,4) и а5 (5 единиц клетка 3,5).
5
6
4
7
3
1
8
На этом распределение запасов закончено; каждый пункт назначения получил груз, согласно своей заявки. Это выражается в том, что сумма перевозок в каждой строке равна соответствующему запасу, а в столбце - заявке. Таким образом, нами сразу же составлен план перевозок, удовлетворяющий балансовым условиям. Полученное решение является опорным решением транспортной задачи. Составленный нами план перевозок, не является оптимальным по стоимости, так как при его построении мы совсем не учитывали стоимость перевозок Сij .
Пусть имеется транспортная таблица, соответствующая начальному решению, хil = для базисного решения переменных, хil = 0 для свободных переменных (ячейки, соответствующие свободным переменным, остаются пустыми). Далее, нам требуется таблица расходов с заданными pij.
Отыскание симплекс множителей. Заполним таблицу расходов, оставив ячейки, соответствующие свободным переменным, пустыми. В крайний правый столбец внесем значения неизвестных u1,…,um, в нижнюю строку – значения неизвестных v1,…,vn,. Эти m + n неизвестных для всех (i, j), соответствующих базисным переменным, должны удовлетворять линейной системе уравнений ui + vj = pij.
pll
plj
pln
ul
.
…
.
.
…
.
.
.
.
pil
pij
pin
ui
.
…
.
.
…
.
.
.
.
pml
pmj
pmn
um
vl
…
vj
…
vn
Для всех базисных решений эта система имеет треугольный вид, ранг её матрицы равен n + m – 1. Следовательно, систему всегда можно решить следующим способом.
Полагают vn = 0. Если значения k неизвестных определены, то в системе всегда имеется уравнение, одно из неизвестных в котором уже найдено, а другое ещё нет.
Переменные ui и vj симплекс - множителями. Иногда они называются также потенциалами, а этот метод решения называют методом потенциалов.
Пример 2.
5
u1
6
4
7
u2
3
1
8
u3
v1
v2
v3
v4
v5
v5 = 0 ® u3 = 8, так как u3 + u5 = p35 = 8, ® v4 = -7, так как u3 + v4 = p34 = 1, ® v3 = -5, так как u3 + v3 = 3, ® u2 = 12 ® v2 = -8, ® v1 = -6 ® u1 = 11.
Симплекс – множители нужны для того, чтобы найти свободную ячейку (i, j), которая при замене базиса переходит в базисную (это соответствует отысканию разрешающего столбца в симплекс – методе).
Для определения симплекс – множителей мы вносим на свободные места в таблице значения
p¢ij = pij – ui – vj
(коэффициенты целевой функции, пересчитанные для свободных переменных). Если все p¢ij 0, то базисное решение оптимально. В противном случае мы выбираем произвольное p¢ab < 0, чаще всего наименьшее. Индексом ab помечено свободное переменное хab , которое должно войти в базис. Соответствующую ячейку транспортной таблицы мы отметим знаком +.
Кроме ячейки (a, b) транспортной таблицы, мы пометим значками – и + другие занятые числами ячейки таким образом, чтобы в каждой строке и в каждом столбце транспортной таблицы число знаков + было равно числу знаков -. Это всегда можно сделать единственным образом, причем в каждой строке и в каждом столбце будет содержаться максимум по одному знаку = и по одному знаку -.
Затем мы определяем минимум М из всех элементов, помеченных знаком -, и выбираем ячейку (g, d), где этот минимум достигается.
В нашем примере с М = 5 можно выбрать (g, d) = (2, 3); при этом (g, d) определяет базисное переменное, которое должно стать свободным, т.е. базисное переменное, соответствующее индексу разрешающей строки симплекс – метода.
20
5
10
10
5
15
15
15
5
5
5-
+
20
5+
10
5-
¯
15
5-
5
5+
+
10
10
0-
¯
15-
+
5
5
5
0+
10-
10
¯
5
10
5-
5
+
5
10+
10-
¯
5
10
5
5
5
15
5
Копт = 150
Переход к новой транспортной таблице (замена базиса) происходит следующим образом:
а). В ячейку (a, b) новой таблицы записывается число М.
б). Ячейка (g, d) остается пустой.
в). В других ячейках помеченных знаками – или +, число М вычитается из стоящего в ячейке числа (-) или складывается с ним (+). Результат вносится в соответствующую ячейку новой таблицы.
г). Непомеченные числа переносятся в новую таблицу без изменений. Остальные ячейки новой таблицы остаются пустыми.
2. Практическая часть
2.1 Обоснование выбора языка программирования
Мною был выбран язык программирования Turbo Pascal по следующим соображениям:
· Изучение данного языка в школе
· Наличие литературы по данному языку программирования
2.2 Разработка
Имеется m пунктов отправления А1, А2 , ..., Аm , в которых сосредоточены запасы каких-то однородных грузов в количестве соответственно а1, а2, ... , аm единиц. Имеется n пунктов назначения В1 , В2 , ... , Вn подавшие заявки соответственно на b1 , b2 , ... , bn единиц груза. Известны стоимости Сi,j перевозки единицы груза от каждого пункта отправления Аi до каждого пункта назначения Вj . Все числа Сi,j, образующие прямоугольную таблицу заданы.
Требуется составить такой план перевозок (откуда, куда и сколько единиц поставить), чтобы все заявки были выполнены, а общая стоимость всех перевозок была минимальна.
Составить программу, которая бы вычисляла оптимальный план перевозки (потенциальный план).
2.3 Руководство пользователей
При запуске программа предлагает ввести количество поставщиков (не меньше 2, но не больше 5), затем количество потребителей (условие тоже). Если вводятся числа не удовлетворяющие этому условию, то программа предлагает ввести их заново. Далее программа выводит на экран таблицу, число строк которой равно введенному количеству поставщиков, а число столбцов – количеству потребителей. Предлагается ввести количество продукции у первого поставщика, у второго и т.д. После пользователю предлагается ввести количество продукции необходимое первому потребителю, второму и т.д. Затем вводятся стоимости перевозок, после чего производятся вычисления и выдается результат
Литература
Карманов В.Г. Математическое программирование. - М.; Наука, 1986г
А.В.Кузнецов, Г.И.Новикова, И.И.Холод - "Сборник задач по математическому программированию". Минск, Высшая школа, 1985г
Боборыкин В.А. Математические методы решения транспортных задач. Л.: СЗПИ, 1986
Кузнецов Ю.Н., Кузубов В.И., Волощснко А. Б. Математическое программирование. М.: Высшая школа, 1980
Страницы: 1, 2
При использовании материалов активная ссылка на источник обязательна.