- •Введение.
- •1. Формулировка транспортной задачи.
- •2. Математическая модель транспортной задачи.
- •3. Необходимое и достаточное условия разрешимости транспортной задачи.
- •4. Свойство системы ограничений транспортной задачи.
- •5. Опорное решение транспортной задачи.
- •Метод вычеркивания
- •6. Методы построения начального опорного решения. Метод северо-западного угла.
- •7. Переход от одного опорного решения к другому.
- •Означенный цикл.
- •Метод минимальной стоимости.
- •8. Распределительный метод.
- •9. Метод потенциалов.
- •10. Особенности решения транспортных задач с неправильным балансом.
- •11. Алгоритм решения транспортной задачи методом потенциалов.
- •12. Транспортная задача с ограничениями на пропускную способность.
- •13. Транспортная задача по критерию времени.
- •14. Применение транспортной задачи для решения экономических задач.
- •Постановка транспортной задачи на эвм.
- •Задать начальные значения элементам
- •Найти строку с наибольшим числом
- •Найти наименьший эле-
8. Распределительный метод.
Один из наиболее простых методов решения транспортной задачи – распределительный метод.
Пусть
для транспортной задачи найдено начальное
опорное решение
и вычислено значение целевой функции
на этом решенииZ(
).
По теореме6 для каждой свободной клетки
таблицы задачи можно построить
единственный цикл, который содержит
эту клетку и часть клеток, занятых
опорным решением. Означив этот цикл и
осуществив сдвиг (перераспределение
груза) по циклу на величину
=
,
можно получить новое опорное решение
Х2.
Определим,
как изменится целевая функция при
переходе к новому опорному решению. При
сдвиге на единицу груза по циклу,
соответствующему клетке (l,k), приращение целевой
функции
равно разности двух сумм:
=
,
где
- сумма стоимостей перевозок единиц
груза в нечетных клетках цикла, отмеченных
знаком«+»,
- сумма стоимостей перевозок единиц
груза в четных клетках цикла, отмеченных
знаком«-».
В
клетках, отмеченных знаком «+»,
величины груза прибавляются, что приводит
к увеличению значения целевой функцииZ(
),
а в клетках, отмеченных знаком«-»,величины груза уменьшаются, что приводит
к уменьшению значения целевой функции.
Если
разность сумм для свободной клетки (l,k) меньше нуля, т.е.
<0,
то перераспределение величины
по соответствующему циклу приведет к
уменьшению значенияZ(
)
на величину![]()
,
т.е. опорное решение можно улучшить.
Если же величины
,
называемыеоценками, для всех
свободных клеток таблицы транспортной
задачи неотрицательны, то значение
целевой функции нельзя уменьшить и
опорное решение оптимально. Следовательно,признаком оптимальности распределительного
метода является условие![]()
![]()
=0.
(11)
Для
решения транспортной задачи
распределительным методом необходимо
найти начальное опорное решение. Затем
для очередной опорной клетки (l,k) построить цикл и вычислить
оценку
.
Если оценка неотрицательная, переход
к следующей свободной клетке. Если же
оценка отрицательная, следует осуществить
сдвиг по циклу на величину
=
.
В результате получится новое опорное
решение.
Для
каждого нового опорного решения
вычисление оценок начинается с первой
свободной клетки таблицы. Очевидность
проверяемых свободных клеток целесообразно
устанавливать в порядке возрастания
стоимости перевозок
,
так как решается задача на нахождение
минимума.
9. Метод потенциалов.
Широко распространенным методом решения транспортных задач является метод потенциалов. Этот метод позволяет упростить наиболее трудоемкую часть вычислений – нахождение оценок свободных клеток.
Т
еорема8.(признак оптимальности опорного
решения). Если допустимое решение Х=(
),i=1,2,,…,m,j=1,2,…,nтранспортной задачи является оптимальным,
то существует потенциалы (числа)
поставщиков
,i=1,2,,…,mи
потребителей
,j=1,2,…,n,
удовлетворяющие следующим условиям:
+
=
при
>0,
(12)
+![]()
![]()
при
=0.
(13)
Доказательство. Используем вторую теорему двойственности. Запишем математическую модель транспортной задачи
![]()
,
![]()
,
i=1,2,,…,m, ![]()
,
j=1,2,…,n, ![]()
![]()
0,
i=1,2,,…,m, j=1,2,…,n.
составим
математическую модель двойственной
задачи. Обозначим через
,i=1,2,,…,mпеременные (оценки), соответствующие
первымmуравнениям системы
ограничений, и через
,j=1,2,…,nпеременные, соответствующие
последнимnуравнениям. Записываем
F(U,
V)=
,
+![]()
![]()
,
i=1,2,,…,m, j=1,2,…,n.
Каждое
ограничение двойственной задачи содержит
только две переменные, так как
вектор-условие
системы ограничений исходной задачи
имеет только две отличные от нуля (равные
единице) координаты,i-ю и
(m+j)-ю. Условий
неотрицательности двойственная задача
не имеет, так как все ограничения в
исходной задаче – равенства. По второй
теореме двойственности, если при
подстановке в систему ограничений
двойственной задачи некоторое ограничение
выполняется как строгое неравенство
+
<
,
то соответствующая координата оптимального
решения исходной задачи равна нулю,
т.е.
=0.
Если же оптимальным решением ограничение
удовлетворяется как равенство
+
=
,
то соответствующая координата
оптимального решения отлична от нуля,
т.е.
>0.
Г
руппа
равенств (12)
+
=
при
>0
используется как система уравнений для
нахождения потенциалов. Нетрудно видеть,
что эта система могла иметь несколько
другой вид, например -
+
=
или
-
=
,
если перед тем, как записать двойственную
задачу, все уравнения одной из групп
уравнений исходной задачи умножить на
(-1).
Данная
система уравнений имеет m+nнеизвестных
,i=1,2,,…,mи
,j=1,2,…,n.
Число уравнений системы, как и число
отличных от нуля координат невырожденного
опорного решения, равноm+n-1.
так как число неизвестных системы на
единицу больше числа уравнений, то одной
из них можно задать значение произвольно,
а остальные найти из системы.
Группа
неравенств (13)
+![]()
![]()
при
=0
используется для проверки оптимальности
опорного решения. Эти неравенства удобно
записать в виде
=
+
-
при
=0.
(14)
Числа
называютсяоценкамисвободных
клеток таблицы или векторов-условий
транспортной задачи , не входящих в
базис опорного решения. В этом случаепризнак оптимальностиможно
сформулировать так же, как в симплексном
методе (для задачи на минимум):опорное
решение является оптимальным, если для
всех векторов-условий (клеток таблицы)
оценки неположительные.
Оценки
для свободных клеток транспортной
таблицы используются для улучшения
опорного решения. С этой целью находят
клетку (k,l)
таблицы, соответствующуюmax{
}=
.
Если![]()
0,
то решение оптимальное. Если же
>0,
то для соответствующей клетки (k,l) строят цикл и улучшают
решение, перераспределяя груз
=
по этому циклу.
