Определение оптимального замкнутого маршрута

1,если коммивояжер из пункта i переезжает в пункт j,

0, если не поедет,

где i,j - 1, 2, ., n. Требуется минимизировать выражение:

(2.1)

при следующих ограничениях:

,

где Ui и Uj – произвольные вещественные значения.

Первое ограничение означает, что коммивояжер из каждого пункта выезжает только один раз; второе ограничение означает, что коммивояжер въезжает в любой пункт только один раз; третье ограничение обеспечивает замкнутость маршрута, содержащего п пунктов, и отсутствие петель.

Для решения задач дискретного программирования широко применяются комбинаторные методы, основная идея которых заключается в замене полного перебора всех решений их частичным перебором. Одним из таких методов является .метод ветвей и границ, в основе которого лежат следующие построения, позволяющие существенно уменьшить объем перебора решений:

• вычисление нижней границы (оценки);

• разбиение на подмножества, т. е. ветвление;

• пересчет оценок;

• нахождение решений;

• определение признака оптимальности;

• оценка точности приближенного решения.

Для реализации метода ветвей и границ применительно к задаче о коммивояжере необходимо конкретизировать правила ветвления, вычисления оценок и нахождения решений.

Описание алгоритма метода ветвей и границ. Сущность метода ветвей и границ применительно к задаче коммивояжера состоит в следующем.

1. Обозначим через G0 множество всех циклов, среди которых отыскивается кратчайший цикл t*: l(t*)=min l(t). При этом под циклом будем понимать набор из n упорядоченных пар городов, образующих замкнутый маршрут, который проходит через каждый город только один раз:

t=[(i1,i2),(i2,i3),…,(in-1,in),(in,i1)].

Длина цикла равна (2.2)

2. Вычислим оценку для множества G0.Для этого введем понятие приведенной матрицы и процесса приведения.

Пусть hi=minj Сij,

тогда Cij'=Сij-hi³0 и l(t)=.

Пусть Hj=mini Cij',

тогда Cij''=Cij'-Hj³0 и l(t)=.

Полученная матрица С" называется приведенной. Она обладает тем свойством, что в каждой ее строке и столбце имеется по крайней мере один нуль. Процесс, позволяющий из неотрицательной матрицы С получить приведенную неотрицательную матрицу С", называется приведением. Сумма вычитаемых в процессе приведения элементов называется приводящими константами и обозначается hΣ. Оптимальный план задачи о коммивояжере с матрицей С" является оптимальным и для задачи о коммивояжере с матрицей С. Длина цикла l(t) на приведенной матрице будет меньше длины цикла l(t) на исходной матрице на сумму приводящих констант: l(t)=l(t)+hΣ.

Популярные материалы:

Определение усилия на рулевом колесе
Испытания «усилие на рулевом колесе» предназначены для определения усилий, которые должен прилагать водитель для поворота управляемых колес. Испытания «усилие на рулевом колесе» проводят на испытательном участке дороги как на неподвижном ...

Выбор оборудования и инструмента
Станок для динамической балансировки карданных валов. Балансировка приводных карданных валов предъявляет большие требования к балансировочному станку. Нельзя добиться высокого качества в таком точном деле как балансировка, работая на мора ...

Маршрутизация и осигнализование станции
Для организации поездной работы производят расстановку входных и выходных светофоров в зависимости от специализации путей станции. Расстановку маневровых светофоров для правильной организации маневровых передвижений производят на основани ...