设某一机器由 n 个部件组成,每一种部件都可以从 m 个不同的供应商处购得。设 wij 是从供应商 j 处购得的部件 i 的重量,cij 是相应的价格。试设计算法,给出总价格不超过 d 的最小重量机器设计,输出最小重量,以及每个部件的供应商。用优先队列式分支限界设计算法,给出优先队列中活结点的增加和删除全过程,数据如下: n=3,m=2,d=4; w11=1, w12=2, w21=3, w22=2, w31=1, w32=2; c11=3, c12=1, c21=1, c22=3, c31=1, c32=2。
时间: 2023-08-17 08:04:05 浏览: 86
以下是使用优先队列分支限界法求解该问题的伪代码:
```
1. 初始化状态空间树的根节点为初始状态
2. 将根节点压入优先队列中,同时初始化最优解为无穷大
3. 当优先队列不为空时,重复以下步骤:
1) 弹出优先队列中最优先的节点,并将其标记为活节点
2) 如果活节点的下界值大于等于当前最优解,剪枝,跳过该节点
3) 如果活节点为叶子节点且其重量小于当前最优解,更新最优解
4) 如果活节点不是叶子节点,则根据规则选择一个部件进行扩展,生成子节点
5) 将子节点加入优先队列中,并更新队列中的活节点
4. 输出最小重量和每个部件的供应商
其中,下界值的计算可以采用线性规划方法,即对于每个部件 i,设 xi 表示从哪个供应商购买该部件,则有如下的线性规划模型:
min ∑cijxi
s.t. ∑wijxi ≤ d
xi ∈ {0, 1, ..., m-1}
其中,第一个约束条件保证总价格不超过 d,第二个约束条件保证每个部件只能从一个供应商购买。将该线性规划模型转化为标准形式后,即可使用单纯形法求解,得到下界值。
优先队列中的活节点是按照下界值从小到大排序的,因此,当有新的节点加入队列时,需要重新排序。同时,当队列中的某个节点被扩展后,也需要重新计算其下界值,并更新队列中的位置。具体实现可以使用堆数据结构。
以下是对给定数据进行分支限界求解的过程:
1. 初始化状态空间树的根节点为初始状态,即所有部件都从第一个供应商购买,此时重量为 6,总价格为 7。
2. 将根节点压入优先队列中。
3. 弹出优先队列中最优先的节点,为根节点。
4. 根节点为非叶子节点,根据规则选择一个部件进行扩展,选择第一个部件,可以从第二个供应商购买,此时生成子节点,重量为 5,总价格为 5。
5. 将子节点加入优先队列中。
6. 重新排序优先队列,子节点的下界值为 5,比根节点的下界值小,因此子节点排在根节点前面。
7. 弹出优先队列中最优先的节点,为子节点。
8. 子节点为叶子节点,重量为 5,总价格为 5,更新最优解。
9. 弹出优先队列中最优先的节点,为根节点。
10. 根节点为非叶子节点,根据规则选择一个部件进行扩展,选择第二个部件,可以从第一个供应商购买,此时生成子节点,重量为 4,总价格为 4。
11. 将子节点加入优先队列中。
12. 重新排序优先队列,子节点的下界值为 4,比根节点的下界值小,因此子节点排在根节点前面。
13. 弹出优先队列中最优先的节点,为子节点。
14. 子节点为叶子节点,重量为 4,总价格为 4,更新最优解。
15. 弹出优先队列中最优先的节点,为子节点。
16. 由于此时优先队列为空,搜索结束,输出最小重量为 4,每个部件的供应商为第二个供应商、第一个供应商、第二个供应商。
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