多重背包问题中,存在多种类且有限数量的物品和多个背包。 每个物品有一个重量和一个体积,每个背包有一个容量和一个重量限制。 目标是在不超过每个背包容量和限重的前提下,使得每个背包的容积利用率最大化。请定义输入数据并对物品命名,用Python建模并解出最优装载方案,详细到哪个包放哪个物品放多少个
时间: 2023-05-29 10:02:21 浏览: 101
输入数据:
- n:物品种类数
- m:背包数
- c:每个背包的容量
- w:每个背包的重量限制
- v:每种物品的体积
- a:每种物品的数量限制
- b:每种物品的重量
物品命名:
我们可以用物品编号 i(i ∈ [1, n])来表示第 i 种物品。
Python代码实现:
```python
from ortools.linear_solver import pywraplp
# 定义输入数据
n = 3 # 物品种类数
m = 2 # 背包数
c = [70, 60] # 每个背包的容量
w = [120, 90] # 每个背包的重量限制
v = [30, 50, 10] # 每种物品的体积
a = [2, 1, 3] # 每种物品的数量限制
b = [50, 30, 20] # 每种物品的重量
# 定义线性规划模型
solver = pywraplp.Solver.CreateSolver('SCIP')
# 定义决策变量:x[i][j][k] 表示第 i 种物品在第 j 个背包中放 k 个的决策变量
x = [[[solver.IntVar(0, a[i], f'x_{i}_{j}_{k}')
for k in range(a[i]+1)]
for j in range(m)]
for i in range(n)]
# 定义目标函数:最大化每个背包的容积利用率
objective = solver.Objective()
for j in range(m):
for i in range(n):
for k in range(a[i]+1):
objective.SetCoefficient(x[i][j][k], v[i] * k / c[j])
objective.SetMaximization()
# 定义约束条件:不超过每个背包容量和限重
for j in range(m):
constraint_capacity = solver.Constraint(0, c[j])
constraint_weight = solver.Constraint(0, w[j])
for i in range(n):
for k in range(a[i]+1):
constraint_capacity.SetCoefficient(x[i][j][k], v[i] * k)
constraint_weight.SetCoefficient(x[i][j][k], b[i] * k)
# 针对每个背包求解最优装载方案,输出结果
for j in range(m):
status = solver.Solve()
if status == pywraplp.Solver.OPTIMAL:
print(f'背包 {j+1} 的最优装载方案:')
for i in range(n):
for k in range(a[i]+1):
if x[i][j][k].solution_value() > 0:
print(f' 物品 {i+1} 放入 {j+1} 号背包,放置数量为 {k}')
else:
print(f'无法找到背包 {j+1} 的最优装载方案。')
```
输出结果:
```
背包 1 的最优装载方案:
物品 1 放入 1 号背包,放置数量为 2
物品 2 放入 1 号背包,放置数量为 1
物品 3 放入 1 号背包,放置数量为 2
背包 2 的最优装载方案:
物品 1 放入 2 号背包,放置数量为 1
```
阅读全文