Korteste-vei problemet Nettverksflyt med øvre begrensninger Maksimum-flyt problemet Teorem: Maksimum-flyt Minimum-kutt

Like dokumenter
MoD233 - Geir Hasle - Leksjon 10 2

Mål. MoD233 - Geir Hasle - Repetisjon 2

Simpleksmetoden. Initiell basistabell Fase I for å skaffe initiell, brukbar løsning. Fase II: Iterativ prosess for å finne optimal løsning Pivotering

Dynamisk programmering. Hvilke problemer? Overlappende delproblemer. Optimalitetsprinsippet

IT1105 Algoritmer og datastrukturer

Dynamisk programmering. Hvilke problemer? Overlappende delproblemer. Optimalitetsprinsippet

Del A: Diskret optimering og heuristiske metoder Leksjon 8

i B maksimal b Fundamentalteoremet for lineærprogrammering Den leksikografiske metode Blands pivoteringregel MoD233 - Geir Hasle - Leksjon 4 2

Forelesning nr.3 INF 1410

Automatisk koplingspåsats Komfort Bruksanvisning

EKSAMEN I FAG SIF5040 NUMERISKE METODER Tirsdag 15. mai 2001 Tid: 09:00 14:00

Veiledning til obligatorisk oppgave i ECON 3610/4610 høsten N. Vi skal bestemme den fordeling av denne gitte arbeidsstyrken som

Illustrasjon av regel 5.19 om sentralgrenseteoremet og litt om heltallskorreksjon (som i eksempel 5.18).

MA1301 Tallteori Høsten 2014

Anvendelser. Kapittel 12. Minste kvadraters metode

Appendiks 1: Organisering av Riksdagsdata i SPSS. Sannerstedt- og Sjölins data er klargjort for logitanalyse i SPSS filen på følgende måte:

(iii) Når 5 er blitt trukket ut, er det tre igjen som kan blir trukket ut til den siste plassen, altså:

TMA4240/4245 Statistikk Eksamen august 2016

TALLSVAR. Det anbefales at de 9 deloppgavene merket med A, B, teller likt uansett variasjon i vanskelighetsgrad. Svarene er gitt i <<< >>>.

Del A: Diskret optimering og heuristiske metoder Leksjon 2

Balanserte søketrær. AVL-trær. AVL-trær. AVL-trær høyde AVL AVL. AVL-trær (Adelson-Velskii og Landis, 1962) Splay-trær (Sleator og Tarjan, 1985)

Alternerende rekker og absolutt konvergens

Eksamen ECON 2200, Sensorveiledning Våren Deriver følgende funksjoner. Deriver med hensyn på begge argumenter i e) og f).

Løsningsforslag ST2301 Øving 8

Forelesning 17 torsdag den 16. oktober

ØVINGER 2017 Løsninger til oppgaver

Forelesning nr.3 INF 1411 Elektroniske systemer. Parallelle og parallell-serielle kretser Kirchhoffs strømlov

Sparing gir mulighet for å forskyve forbruk over tid; spesielt kan ujevne inntekter transformeres til jevnere forbruk.

Oppgaver. Multiple regresjon. Forelesning 3 MET3592 Økonometri ved David Kreiberg Vår 2011

Eksamen i emne SIB8005 TRAFIKKREGULERING GRUNNKURS

EKSAMEN ny og utsatt løsningsforslag

X ijk = µ+α i +β j +γ ij +ǫ ijk ; k = 1,2; j = 1,2,3; i = 1,2,3; i=1 γ ij = 3. i=1 α i = 3. j=1 β j = 3. j=1 γ ij = 0.

Forelesning nr.3 INF 1411 Elektroniske systemer

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningskisse for oppgaver til uke 15 ( april)

TMA4265 Stokastiske prosesser

Vekst i skjermet virksomhet: Er dette et problem? Trend mot større andel sysselsetting i skjermet

NA Dok. 52 Angivelse av måleusikkerhet ved kalibreringer

Sorterings- Algoritmer

Regler om normalfordelingen

Tillegg 7 7. Innledning til FY2045/TFY4250

EKSAMEN Ny og utsatt Løsningsforslag

Regler om normalfordelingen

Regler om normalfordelingen

Innkalling til andelseiermøte

EKSAMEN Løsningsforslag

Formler og regler i statistikk ifølge lærebok Gunnar Løvås: Statistikk for universiteter og høgskoler

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Statistikk og økonomi, våren 2017

Auksjoner og miljø: Privat informasjon og kollektive goder. Eirik Romstad Handelshøyskolen Norges miljø- og biovitenskapelige universitet

Arbeid og potensiell energi

system 16 mm / 25 mm / 32 mm MONTERINGSVEILEDNING

Magnetisk nivåregulering. Prosjektoppgave i faget TTK 4150 Ulineære systemer. Gruppe 4: Rune Haugom Pål-Jørgen Kyllesø Jon Kåre Solås Frode Efteland

Rapportere kraftsystemdata i Fosweb

Trykkløse rørsystemer

Seleksjon og uttak av alderspensjon fra Folketrygden

må det justeres for i avkastningsberegningene. se nærmere nedenfor om valg av beregningsmetoder.

Terrasser TRAPPER OG REKKVERK LAG DIN EGEN UTEPLASS! VÅRE PRODUKTER HAR LANG LEVETID OG DU VIL HA GLEDE I DET DU HAR BYGGET I MANGE ÅR FREMOVER

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag øving 10 TMA4110 høsten 2018

Tema for forelesningen var Carnot-sykel (Carnot-maskin) og entropibegrepet.

Adaptivt lokalsøk for boolske optimeringsproblemer

TALLSVAR. Det anbefales at de 9 deloppgavene merket med A, B, teller likt uansett variasjon i vanskelighetsgrad. Svarene er gitt i << >>.

Geometriske operasjoner

ingen Fase I nødvendig konvergerer dersom LP er begrenset og konsistent skifter mellom primal og dual pivotering MoD233 - Geir Hasle - Leksjon 8 2

DEN NORSKE AKTUARFORENING

Seminaroppgaver for uke 13 (Oppgave (1), (2), og (3))

Seminaroppgaver for uke 13

NA Dok. 52 Angivelse av måleusikkerhet ved kalibreringer

Innkalling til andelseiermøter

NO kapittel 3.5 Næringsstruktur og faktoravlønning, Stolper Samuelson, Rybczynski

NÆRINGSSTRUKTUR OG INTERNASJONAL HANDEL

Arbeid og potensiell energi

DET KONGELIGE FISKERI- OG KYSTDEPARTEMENT. prisbestemmelsen

C(s) + 2 H 2 (g) CH 4 (g) f H m = -74,85 kj/mol ( angir standardtilstand, m angir molar størrelse)

COLUMBUS. Lærerveiledning Norge og fylkene. ved Rolf Mikkelsen. Cappelen Damm

Bruk av tabusøk og critical event memory på set partitioning-problemet

Notater. Bjørn Gabrielsen, Magnar Lillegård, Berit Otnes, Brith Sundby, Dag Abrahamsen, Pål Strand (Hdir)

SIF5072 Stokastske prosesser Sde 2 av 6 b) Hva vl det s at en Markov-kjede er rredusbel? Er Markov-kjeden fx n g denne oppgaven rredusbel? Er den aper

Fourieranalyse. Fourierrekker på reell form. Eksempel La. TMA4135 Matematikk 4D. En funksjon sies å ha periode p > 0 dersom

Alderseffekter i NVEs kostnadsnormer. - evaluering og analyser

Klassisk Mekanikk IVER H. BREVIK. KOMPENDIUM i faget TEP4145 Til L A TEXved Simen Ellingsen

STK desember 2007

Ambulanseflystruktur og operativ/teknisk kravspesifikasjon. Høringsuttalelser (ajour ) Kommentarer beredskap

Tretak VARIG, MILJØVENNLIG OG TRADISJONELT

EKSAMEN I TFY4210 ANVENDT KVANTEMEKANIKK Torsdag 11. august, Tillatte hjelpemidler : K.Rottman, Matematisk formelsamling

Oppgave 3, SØK400 våren 2002, v/d. Lund

Fleksibelt arbeidsliv. Befolkningsundersøkelse utført for Manpower September 2015

Samfunnsøkonomi andre avdeling, mikroøkonomi, Diderik Lund, 18. mars 2002

Alvdal Royal kledning

14 Systemer av differensiallikninger TMA4110 høsten 2018

Bente Halvorsen, Bodil M. Larsen og Runa Nesbakken

TMA4300 Mod. stat. metoder

TMA4265 Stokastiske prosesser

EKSAMEN I FAG SIF8052 VISUALISERING MANDAG 21. MAI 2001 KL LØSNINGSFORSLAG

De normalfordelte: x og sd for hver gruppe. De skjevfordelte og de ekstremt skjevfordelte: Median og kvartiler for hver gruppe.

Arbeid og potensiell energi

Dynamisk programmering. Hvilke problemer? Optimalitetsprinsippet. Overlappende delproblemer

Heltallighetsteoremet for nettverksflyt Königs teorem Denne gang: Anvendelser nettverksflyt

Transkript:

Lekson 11

Korteste-ve problemet Nettverksflyt med øvre begrensnnger Maksmum-flyt problemet Teorem: Maksmum-flyt Mnmum-kutt MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 2

Heltallsprogrammerng Tdsplanleggng (skedulerng, schedulng) Handelsresende-problemet (TSP) Mer generelle kostnadsfunksoner Forgrenngs- og begrensnngsmetoden (Branch&Bound) MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 3

!! Oppgave: fnne korteste (raskeste, bllgste,...) ve fra A tl B gtt nettverk (rettet graf) Postv lengde (kostnad) på hver lenke er gtt Respektere enveskørng, fnne bllgste rettede st Eksempel: korteste rettede st fra a tl b nettverket tl høyre (a,e,b) kostnad 17 a 48 56 c 18 f 28 1 15 d 7 38 7 65 b 48 33 24 e 19 g Mange anvendelser MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 4

" # Fnn korteste ve fra alle noder dgraf tl gtt node r (rotnoden) Kan formuleres som mnmum kostnad nettverksflytproblem Hvordan? MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 5

$#%# Tlgang lk 1 på alle noder unntatt rotnoden Behov lk summen av tlgang (negert) rotnoden Kostnad lk lengden (eller resetd, - kostnad) på hver kant Mnmum kostnad flyt vl g flyt på 1 ut fra hver node Korteste ve fra vlkårlg node lgger langs et optmalt spenntre Lengden på korteste ve fra en gtt node er forskellen dual verd mellom rotnoden og denne noden 1 1 f a 56-24 -5 48 18 MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 6 c 28 1-98 48 7 24 1 65 d 1 38 15-55 b -33 33-4 1 e 7 1 19 g -6

Nettverksflyt-formulerng og løsnng med Nettverks Smpleksmetoden er kke den mest effektve beregnngsmessg Merkelapp (label)-baserte algortmer merkelapp-settng merkelapp-korrgerng MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 7

&%! Merkelapp på hver node (verdfunkson) avstand for korteste ve tl rotnoden: v, V må ha, for vlkårlg merkelapp: v r = { } { } v = mn c + v : (, ) r Bellman s lgnng Prnsppet om Dynamsk programmerng Rekurson! v f v a a 56 f 48 18 c 28 v c 48 v d 7 24 65 d 1 38 15 b 33 7 v b v e e 19 g v g MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 8

v r = { } { } v = mn c + v : (, ) r Korteste ve fra node tl rotnoden er karaktersert ved: {(, ) : v c v } = = + Ikke alltd tre f a 48 56 18 c 28 d 1 7 38 65 48 24 15 7 b 33 e 19 g MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 9

' ' vr = a 1 v = mn { c + v : (, ) } { r} 28 15 d 48 Getter på løsnng: v () r () = { } v =, r Itererer fram bedre tlnærmnger, helt tl ngen endrng sker: v ( k + 1) r = ( k + 1) ( ) 24 56 { k } { } v = mn c + v : (, ) r f 18 c 48 7 24 65 38 b 33 7 33 Antall terasoner: O( ) e 19 g MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 1

( Vktge datastrukturer: v, noder som har fått rktg merkelapp ( ferdge ) h, merkelapper neste node korteste ve a 56 48 c 28 d 1 7 38 65 15 b 7 e 19 Intalserng: v () r () = { } v =, r f 18 48 24 33 g MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 11

( Så lenge ås { k } { } { } arg mn v : k for alle : (, ) rof hvs c + v < v så shv v c + v h 24 f a 56 48 18 c 28 48 d 7 24 65 1 38 O( log ( )) 15 b 33 7 33 e 19 g MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 12

$#%') Kapastetsbegrensnnger på kanter mn (, ) k k k :(, k ) :( k, ) c slk at = b, k, (, ) Nye førnger: u, (, ) 9 f MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 13 a 56 48 c 18 28-6 7 48 65 24 1-6 d Kan løses drekte med modfsert Nettverks Smpleks Kan reduseres tl Nettverksflyt uten begrensnnger! Skal vse Maksmal-flyt Mnmalt-kutt teoremet 38 b 15 7-2 e 19 33 g 5

? $#%') Kant (,) med øvre skranke: u, (, ) Kan omskrves ved bruk av slakkvarabel: Flytbalanse og øvre skranke: = b + = b + t = u = b t = b u + t = u b k + t = u c u, t b Fås ved å subtrahere sste lgnng b u k b c = k k = t + u MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 14

$#%') * # Ser på optmal løsnng for transformerte. 1. Dersom k = er dualslakken kkenegatv og k lk u : b u k b c = k k = t + u = z = y + c y = u > z = y y = k k k k k k y + c y 2. Dersom k =u er dualslakken og k lk : ( = u > = ) ( z = y + c y = z = y y ) k k k k k k y + c y MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 15

$#%') +!,) 3. Dersom < k <u er det postv flyt på begge kanter: ( ) < < u > z = y + c y = z = y y = k y + c = y k k k k k Gelder også motsatt ve! For optmal løsnng på orgnalt problem har v: b c = y + c y = u y + c y < < u y + c = y b u MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 16 k b c = u k k = t b Vl bruke dette teorem for Maksmum-flyt problem + u

#% Vktg problem Delproblem mange Nettverksflyt-problemer Svært effektve algortmer fns V skal se på vktg teorem for dette problemet: Maksmum-flyt Mnmum-kutt teoremet MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 17

#% # =, ( ) b s = s { s, d} b d = d u,(, ) Nettverk Klde s og sluk d Øvre begrensnnger på (noen) kanter Mål: Presse så mye flyt som mulg gennom fra klde tl sluk! MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 18

#% * # $- s { s, d} d Kan omformes tl Mnmum-kostnad Nettverks Flyt med øvre begrensnnger { d s } c =, (, ) (, (, ) ) = c ds = 1 u ds = b =, MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 19

# Et kutt er en partsonerng av nodemengden to delmengder slk at klden er den ene delmengden og sluket den andre. Kuttet representeres av den delmengden som nneholder klden. s d Et kutt C MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 2

# Kapasteten tl et kutt (kuttkapastet) defneres som den samlete kapasteten tl de kanter som spenner over kuttet rktg retnng. κ ( C) = u C C C C s d MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 21

-% C C s d = κ ( C) ds C C C C Brukbar flyt MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 22

#% C C s d Teorem 14.1: Maksmum-flyt Mnmum kutt Maksmum flyt er lk mnmal kuttkapastet for nettverket. ds = mn κ ( C) alle C MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 23

#%. C C s d ds = mn κ ( C) alle C For vlkårlg kutt C og brukbar flyt har v: = u = κ ( C) ds C C C C C C C C Nok å fnne kutt C* og brukbar flyt slk at: ds = κ * ( C ) MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 24

#%. C C s d ds = mn κ ( C) alle C * Vl fnne kutt C* og brukbar flyt slk at: = κ C I optmal flyt har v følge tdlgere resultat: Ser på kant fra sluk tl klde: * * * * * ds ds d = s d s < < u = y + ( 1) y y > y ( ) MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 25 ds * * * = + y c y * * * = + u y c y * * * < < u y + c = y

#%. s C C d ds = mn κ ( C) alle C Vl fnne kutt C* og brukbar flyt slk at: * * Defner kutt C* slk at: C { k : y * * } k ys * * * = + y c y * * * = + u y c y ds = κ ( C ) = Gyldg kutt? * * * < < u y + c = y Kanter som spenner rktg ve: = {(, ) : C * C * } Kanter som spenner fel ve: = {(, ) : C * C * } * * * * s (, ) y y < y = u c = * * * * s (, ) y y < y = c = MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 26

#%./ C C s d ds = mn κ ( C) alle C Vl fnne kuttsett C* og brukbar flyt slk at: * ds = κ ( C ) { : * * } k s * C = k y y * * * * s (, ) y y < y = u c = * * * * s (, ) y y < y = c = * * * * ds = = = κ (, ) (, ) (, ) (, ) u ( C ) QED! MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 27

1 Mange oppgaver den vrkelge verden kan modelleres som LP med heltallghetsførnger Dskrete valg, sekvenserng, kombnatorkk, logkk Tds- og ressursplanleggng, operasonsanalyse LP med heltallsførnger kalles Heltallsprogrammer Heltallsprogrammer er generelt langt vanskelgere å løse beregnngsmessg enn ordnære LP V skal se på: noen eksempler Generell løsnngsmetode: Forgrenng og begrensnng (Branch & Bound) MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 28

n = 1 n ma ζ = c slk at = 1 a b = 1,,m = 1,, n n = 1 n ma ζ = c slk at = 1 a b = 1,,m = 1,, n { } + I 1,,n Blandete heltallsprogrammer (Med Integer Programs MIP) Rene heltallsprogrammer (Pure Integer Programs IP, PIP) -1 programmer { } I 1,,n { } I = 1,,n { },1 MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 29

*' & Handelsresendeproblemet (TSP) Ruteplanleggngsproblemet (Vehcle Routng Problem, VRP) Produksonsplanleggng verksted (Job Shop Schedulng, JSS) Fly- og mannskapsplanleggng flyselskap (Arplane and crew rotaton) MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 3

-% Flyselskap ønsker god ressursutnyttelse Gtt rutetabell med flyvnnger (legs) ploter og kabnansatte - mannskap flyene som flyselskapet dsponerer - flåten Oppgave Lage turer, dvs. sekvenser av flyvnnger som starter og stopper på basen For flyene, slk at hver flyvnng får ett fly For mannskapene slk at hver flyvnng får ett mannskap (plot- og kabn) Sette sammen turer for fly og mannskap tl plan (for en uke) Tlfredsstller lover, avtaler, ressurstlgang Mnmere kostnader for planen MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 31

-% Rotasonsplan for fly/mannskap Deler opp problemet 1. Lager et stort utvalg (alle) lovlge turer 2. Setter sammen alternatve turer tl lovlg plan med mnmal kostnad MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 32

-% '# ##% m flyvnnger skal dekkes Har laget n alternatve tllatte flyturer Tlhørende kostnad for hver tur Koeffsenter som ser om flyvnng dekkes av tur Mengdedelngsproblemet (Set Parttonng Problem) 1 hvs flyvnng er med rute a = ellers Beslutnngsvarable 1 hvs rute brukes planen = ellers mn { } n = 1 1,,m { } { 1,,n} MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 33 n = 1 c c a = 1, = 1,, m,1

-% / '# # + ' m flyvnnger skal dekkes 1,,m 1,,n Har laget n mulge tllatte flyturer Tlhørende kostnad for hver tur Koeffsenter som ser om flyvnng dekkes av tur Mengdedeknngsproblemet (Set Coverng Problem) 1 hvs flyvnng er med rute a = ellers Beslutnngsvarable 1 hvs rute brukes planen = ellers mn n = 1 { } { } { } MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 34 n = 1 c c a 1, = 1,, m,1

-% 2 Mengdedelngs- og Mengdedeknngsproblemene er beregnngsmessg harde Lkevel kan ganske store nstanser løses eksakt Approksmasonsmetoder og heurstkker Verktøyleverandører tl flyselskap MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 35

1 ' '*! Handelsresende n byer 3 mnmal rundtur der hver by besøkes en og kun en gang 1 2 4 kente resekostnader 5 NP-komplett problem 6 Lar seg uttrykke som (rent) heltallsprogram MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 36

*! n byer {,, n 1} kent resekostnad ( avstand ) mellom byer c, =,, n 1, =,, n 1, tur fullstendg bestemt ved permutason: n 1 s = s =, s,, s ( ) ( ) = antall mulge turer: ( n 1)! 1 n 1 MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 37

#) 36288 1! 1 6 243292817664 2! 1 19 34149321713378436126816664768844377641568966512 5! 1 64 1! 933262154439441526816992388856266749715968264381621468592963895217599993229915689414639761565182862536979282722375825118521916864 1 16 MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 38

*! Beslutnngsvarable (-1 varable):, =,, n 1, =,, n 1 1 dersom by nr. følger rett etter by turen = ellers Obektfunkson: mn n 1 n 1 = = c MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 39

*! Førnger må skre rundtur der alle byer besøkes en og kun en gang: n 1 = n 1 = = 1 =,, n 1 = 1 =,, n 1 For hver by skal det være en og kun en utgående kant For hver by skal det være en og kun en nngående kant MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 4

*! / Formulerng: mn n 1 = n 1 = n 1 n 1 = = = 1 =,, n 1 = 1 =,, n 1 c mn = 1 = 1 { } slk at,1,, c Har v sett en lgnende formulerng før? Tlordnngsproblemet, som o er beregnngsmessg enkelt! Noe er galt... MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 41

*! / Formulerng: mn n 1 = n 1 = n 1 n 1 = = = 1 =,, n 1 = 1 =,, n 1 c 1 Førngene hndrer kke dsunkte subturer! 5 2 3 6 4 Er førngene tlstrekkelge for å skre en rundtur der alle byer besøkes en og kun en gang (Hamlton-tur)? MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 42

*! 2 Må legge tl subtur-ødeleggende førnger mn n 1 = n 1 = n 1 n 1 = = = 1 =,, n 1 = 1 =,, n 1 c La ( t n 1 ) = ( t =, t,, t ) = 1 n 1 3 1 2 5 = 1, = 1, = 1, 3 31 1 = 1, = 1, = 1, = 1 25 54 46 62 ( s ) 6 = ( ) = 4 6,3,1, 2,5, 4,6 g possonen tl by nr. (nvers permutason tl s) t = s = s t MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 43 ( t ) 6 = ( ) =, 2,3,1,5, 4,6

*! 3 Possonen tl by nr. ( t n 1 ) = ( t =, t,, t ) = 1 n 1 3 1 2 4 For en lovlg tur må v ha: = 1 t = t + 1 t t + 1 = t t + 1 n 5 6 Dette kan sammenfattes tl: t t + 1 (1 ) n Nødvendg betngelse for å unngå subturer. Tlstrekkelg? MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 44

*! 4 mn n 1 = n 1 = n 1 n 1 = = = 1 =,, n 1 = 1 =,, n 1 t t + 1 (1 ) n,, =,, n 1, c 1 5 2 3 6 4 Anta det fns subturer. Se på en av subturene. La r>1 være antall kanter subturen. Summerer sste førng over alle kanter subturen. V får, ved å subtrahere t for alle nodene subturen: r MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 45

*! 5 mn n 1 = n 1 = n 1 n 1 = = = 1 =,, n 1 = 1 =,, n 1 t t + 1 (1 ) n,, =,1,, n 1 { } + t =, t,,1 c 3 1 2 5 n 2 +n varable n 2 +2n førnger 6 4 MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 46

'# LP krever utgangspunktet lneær kostnadsfunkson Ofte er en lneær kostnadsmodell lte adekvat V skal se på to utvdelser fast ntalkostnad stykkevs lneær kostnad Dsse kan løses med heltallsutvdelser MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 47

- ' Ser på kostnadsfunkson av typen: hvs = Fast ntalkostnad c( ) = K + c hvs > Innfører bnær varabel og modfserer problemet: c( ) = Ky + c Øvre grense for! uy y {,1} Trkset brukes for hver ntalkostnad! MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 48

% ' Approksmerer kostnadskurve stykkevs lneært, k segmenter Dekomponerer ved å nnføre en varabel for hvert av de k lnestykker: = 1 + + k Følgende heltallsbeskranknnger skrer rktg dekomponerng: L w L w = 1,, k 1 { } w = 1, w,1 = 1,, k = 1,, k 3 L 3 Ny kostnadsfunkson: c( ) = K + c + + c 1 1 k MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 49 k

% ' L w L w = 1,, k 1 { } w = 1, w,1 = 1,, k = 1,, k w w = 1,, k 1 w = w = 1 L L, = 1,, k 1 w = w =, = 2,, k 1 w =, w = 1 L, = 2,, k 1 3 L 3 MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 5

T ma c slk at A b, har heltallge komponenter Generell, eksakt metode for løsnng: forgrenng og begrensnng (Branch & Bound) Genererer LP på en systematsk måte Løser LP-relaksason Forgrener to tlfeller Enumererngstre Avskærng Kan ta laaang td MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 51

- Forgrenng 1 =1 2 =4 ζ=64 Bladnode LP1 MIP1 MIP 1 1 MIP LP 1 =1.67 2 =3.33 ζ=68.33 MIP2 MIP 1 2 LP2 1 =2 2 =2.86 ζ=68.29 1 =2.6 2 =2 ζ=63.89 LP3 MIP3 MIP2 2 2 MIP4 MIP2 2 3 LP4 Inkonsstent! Begrensnng MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 52

- Generell, eksakt metode for løsnng av MIP Genererer LP på en systematsk måte et tre - enumererngstreet Løser LP-relaksasonen (LPR) av et MIP hver node Hvs LPR-løsnngen er heltallg, har v en brukbar løsnng og underestmat (maksmerng) for optmal løsnng Hvs kke heltallg løsnng, velges en kke-heltallg varabel og v forgrener to ved å legge på gensdg utelukkende ulkhetsførnger Hvs v får dårlgere verd på LP-relaksasonen enn beste heltallge løsnng funnet, kan v foreta avskærng (prunng) Ikke-tllatt løsnng en node gr også avskærng Enumererngstreet kan utforskes på mange måter bredde først dybde først (stort sett bedre, se boka sde 391) Det fnnes heurstkker (uformelle regler) for hvlke varabler det kan lønne seg å forgrene på MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 53

- Kan ta svært lang td (eksponenselt antall noder) Vktg å få fram brukbar (heltallg) løsnng tdlg søket Tdlg brukbar løsnng kan g tdlgere avskærng LPene treet fra roten og nedover er svært lke tllegg/endrng av spesell type førng: grense på varabel Kan bruke løsnng fra LPen overlggende node tl å løse LPen nneværende node raskere Læreboka sde 391 MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 54

Heltallsprogrammerng (M)IP Mange problemer kan formuleres som MIP Operasonsanalyse Tdsplanleggng (skedulerng, schedulng) Handelsresende-problemet (TSP) Mer generelle kostnadsfunksoner Forgrenngs- og begrensnngsmetoden (Branch&Bound) MoD233 - Ger Hasle - Lekson 11 55