数学建模学习笔记(二):图论

tech2022-07-30  148

仅对部分与数学建模相关且陌生的问题进行学习和整理。

一、网络最大流问题 1. 线性规划模型 最大流问题可以写为如下的线性规划模型:

2. 寻找最大流的标号法(Ford-Fulkerson)

(1)标号过程 (2)增流过程     (代码实现-Lingo)

二、最小费用最大流问题

1. 线性规划模型

     

其中,    

2. 求最小费用流的一种迭代方法

(1)求出从发点到收点的最小费用通路

(2)对该通路分配最大可能的流量:    

(3)作该通路上所有边的反向边,令 

(4)重复上述步骤,直到发点和收点的全部流量等于指定的为止

三、旅行商问题(TSP)

一名推销员准备前往若干城市推销产品,然后回到驻地。如何为他设计一条最短的旅行路线(从驻地出发,每个城市恰好经过一次,最后返回驻地)?

1. 修改圈近似算法

  首先求一个Hamilton圈C,然后适当修改C以得到具有较小权的另一个Hamilton圈。

2. 数学规划模型

  设城市的个数为,两个城市与之间的距离为,=0或1(走过城市到城市的路与否)

    

四、计划评审方法(PERT)和关键路线法(CPM)

PERT和CPM是网络分析的重要组成部分,广泛用于系统分析和项目管理。

1. 计划网络图的数学规划问题

   V: 所有的事件集合 A: 所有作业的集合

2. 关键路线与计划网络的优化

(1)计划网络优化的数学表达式

: 事件i的开始时间  : 作业(i,j)的计划时间  : 完成作业(i,j)的最短时间  : 要求完成的天数

 : 作业(i,j)可能减少的时间   : 作业(i,j)缩短一天工期增加的费用

(2)完成作业期望和实现事件的概率

通常,对完成一项作业可以给出三个时间上的估计值:最乐观的估计值(a),最悲观的估计值(b),最可能的估计值(m)

: 完成作业(i,j)的实际时间,相应的数学期望和方差为:

五、钢管订购和运输

要铺设一条输送天然气的主管道,请制定一个主管道钢管的订购和运输计划,使总费用最小。

数学规划模型:

 从生产商到的最小购运费(出售价与运输费之和) 从钢厂运到节点的钢管量

 从节点向左铺设的钢管量    从节点向右铺设的钢管量   第家钢厂的最大供应量

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