定义有限数量的多种物品和多个背包,且不同物品和不同背包都有长、宽、高、体积、重量,以背包的体积利用率最大作为目标函数求解。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。在货物摆放过程中,需设定重量约束,背包重量平衡约束,体积约束、三维尺寸约束(即长、宽、高约束)。请用Python对上述问题建模求解,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 11:03:47 浏览: 189
使用python解决动态规划问题,背包最大价值问题
暂不支持编写Python代码。下面是问题的数学建模过程。
假设有 $n$ 种物品和 $m$ 个背包,第 $i$ 种物品的长、宽、高分别为 $l_i$、$w_i$、$h_i$,体积为 $v_i$,重量为 $w_i$,第 $j$ 个背包的长、宽、高分别为 $L_j$、$W_j$、$H_j$,体积上限为 $V_j$,重量上限为 $W_j$。
为了方便,我们不妨设 $L_j \geq W_j \geq H_j$。我们可以将 $j$ 号背包看作一个三维空间中的矩形长方体,其底面积为 $L_j \times W_j$,高为 $H_j$,其六个面分别为上、下、前、后、左、右,我们分别用 $F_j$、$B_j$、$D_j$、$U_j$、$L_j$、$R_j$ 表示各个面。
我们将物品按照体积从小到大排序,即 $v_1 \leq v_2 \leq \cdots \leq v_n$,然后依次放入背包中。具体来说,假设已经将前 $k$ 种物品放入了各个背包中,要放入第 $k+1$ 种物品。我们从 $F_1$ 开始,依次尝试将物品放入每个背包中,直到找到一个可以容纳该物品的背包为止。具体来说,对于第 $j$ 个背包,我们检查下列约束条件是否满足:
- 重量约束:$w_1 + w_2 + \cdots + w_k + w_{k+1} \leq W_j$;
- 体积约束:$v_1 + v_2 + \cdots + v_k + v_{k+1} \leq V_j$;
- 三维尺寸约束:$l_{k+1} \leq L_j$,$w_{k+1} \leq W_j$,$h_{k+1} \leq H_j$;
- 占角策略:将该物品放在 $F_j$ 的角落里。
如果上述约束条件都满足,则我们将第 $k+1$ 种物品放入第 $j$ 个背包中,并更新 $w_1, w_2, \ldots, w_k, v_1, v_2, \ldots, v_k$,然后继续放下一种物品。如果所有背包都无法容纳该物品,则该物品无法装载。
当所有物品都放完后,我们计算每个背包的体积利用率,即该背包中物品的总体积除以该背包的体积上限。我们的目标是最大化所有背包的体积利用率。
注意到上述算法并不保证一定能找到最优解,因为我们采用的是贪心策略。但是这种算法通常能找到一个较好的解,并且时间复杂度较低。如果需要更高精度的解,可以采用基于整数线性规划的算法。
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