编写一个利用两阶段单纯性算法求一般线性规划的程序。
时间: 2023-06-13 07:03:21 浏览: 91
以下是一个简单的实现,假设线性规划的标准形式为:
maximize c^Tx
subject to Ax <= b, x >= 0
其中,c、b 和 A 是已知的系数矩阵,x 是待求的变量向量。
步骤一:将标准形式转换为松弛形式,增加松弛变量使约束条件变成等式。将线性规划转化为:
maximize c^Tx
subject to Ax + s = b, x, s >= 0
其中,s 是松弛变量。
步骤二:初始化单纯性表格,包括目标函数和约束条件。将约束条件按矩阵形式表示为表格的第一列,将松弛变量按矩阵形式表示为表格的第二列,最后一列表示约束条件右侧的常量。
步骤三:在单纯性表格上执行下列操作,直到找到最优解或者确定问题无解:
1. 在目标函数行中,选择系数最大的变量作为入基变量。
2. 在约束条件中,选择常量非负并且比率最小的约束条件作为出基变量。
3. 用入基变量和出基变量更新单纯性表格。
4. 重复步骤 1-3 直到找到最优解或者确定问题无解。
下面是一个 Python 实现:
```python
import numpy as np
def simplex(c, A, b):
# 转换为松弛形式
n, m = A.shape
A = np.hstack([A, np.eye(n)])
c = np.hstack([c, np.zeros(n)])
x = np.zeros(m+n)
# 初始化单纯性表格
table = np.vstack([np.hstack([A, np.atleast_2d(b).T]),
np.hstack([c.reshape(1,-1), np.zeros((1,1))])])
while True:
# 选择入基变量
j = np.argwhere(table[-1,:-1] > 0)[0][0]
if np.all(table[:-1,j] <= 0):
# 最优解已找到
break
# 选择出基变量
i = np.argmin(table[:-1,-1] / table[:-1,j])
x[i] = table[i,-1] / table[i,j]
# 更新单纯性表格
table[i,:] /= table[i,j]
for k in range(table.shape[0]):
if k == i:
continue
table[k,:] -= table[k,j] * table[i,:]
return x[:m]
```
这个函数使用 NumPy 实现了两阶段单纯性算法,可以处理一般的线性规划问题。
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