有多种物品和多个背包都为规则长方体,且物品和背包都有长、宽、高、体积、重量、一定数量,现需求解以怎样的方案把物品放到背包里,可以使背包的体积利用率最大。装载时采用“密度递增”的定序规则和“占角策略”的定位规则,将密度最小的货物第一个放入原点所在的角落,之后再利用三空间分割规则对剩余空间划分,重复此过程。同时在货物摆放过程中,我们又设定了重量约束,背包重量平衡约束,体积约束、三维尺寸约束(即长、宽、高约束),直到剩余空间不再支持继续放入货物,从而得出空间利用率以及货物摆放情况。请用Python对上述问题举一个例子补充数据建模求解,并输出最优装载方案,详细至哪个背包放了哪种物品多少个
时间: 2023-05-28 11:04:53 浏览: 67
由于问题描述较为复杂,需要先给出具体的数据和模型。
假设有三种物品,分别为A、B、C,它们的属性如下:
| 物品 | 长 | 宽 | 高 | 体积 | 重量 | 数量 |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| A | 3 | 2 | 1 | 6 | 2 | 2 |
| B | 2 | 1 | 1 | 2 | 1 | 4 |
| C | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 6 |
同时有两个背包,它们的属性如下:
| 背包 | 长 | 宽 | 高 | 体积 | 重量 |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| 1 | 5 | 5 | 5 | 125 | 10 |
| 2 | 3 | 3 | 3 | 27 | 5 |
我们需要设计一个模型,使得将物品放入背包时,背包的体积利用率最大。同时需要考虑以下约束条件:
1. 重量约束:每个背包的重量不能超过其重量限制;
2. 背包重量平衡约束:两个背包的重量应该尽量平衡;
3. 体积约束:每个背包的体积不能超过其体积限制;
4. 三维尺寸约束:每个物品在放入背包时,需要满足长、宽、高的约束。
为了求解这个问题,我们可以采用整数规划的方法,将问题转化为一个线性规划问题。具体来说,我们可以定义以下变量:
1. $x_{i,j,k}$:表示第$i$个物品放入第$j$个背包中的数量为$k$;
2. $y_{i,j}$:表示第$i$个物品是否放入第$j$个背包中。
然后,我们可以定义以下目标函数和约束条件:
1. 目标函数:$\max \sum_{i=1}^{3}\sum_{j=1}^{2}\frac{V_{i} \sum_{k=1}^{n}x_{i,j,k}}{V_{j}}$
2. 重量约束:$\sum_{i=1}^{3}\sum_{k=1}^{n}w_{i}x_{i,j,k} \leq W_{j}, \forall j$
3. 背包重量平衡约束:$|\sum_{i=1}^{3}\sum_{k=1}^{n}w_{i}x_{i,1,k} - \sum_{i=1}^{3}\sum_{k=1}^{n}w_{i}x_{i,2,k}| \leq \epsilon$
4. 体积约束:$\sum_{i=1}^{3}\sum_{k=1}^{n}v_{i}x_{i,j,k} \leq V_{j}, \forall j$
5. 三维尺寸约束:$y_{i,j} \leq \min\left\{\left\lfloor\frac{l_{j}}{l_{i}}\right\rfloor,\left\lfloor\frac{w_{j}}{w_{i}}\right\rfloor,\left\lfloor\frac{h_{j}}{h_{i}}\right\rfloor\right\}, \forall i,j$
其中,$V_{i}$表示第$i$个物品的体积,$w_{i}$表示第$i$个物品的重量,$v_{j}$表示第$j$个背包的体积,$W_{j}$表示第$j$个背包的重量限制,$\epsilon$表示背包重量平衡的容忍度(可以根据具体情况设定),$l_{i}$、$w_{i}$、$h_{i}$分别表示第$i$个物品的长、宽、高。
接下来,我们可以使用Python进行求解。具体来说,可以使用PuLP库来建立和求解整数规划问题。下面是一个示例代码:
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