用分支限界法解决装载问题

时间: 2024-01-05 12:03:25 浏览: 117
分支限界法是一种常用的优化算法,它可以用来在有限空间中找到最优解。在装载问题中,分支限界法可以被用来寻找一些最优的方案,以最小化货物的运输量或以最少数量的车辆运输货物。 具体实现时,我们可以将所有可能的状态(即装载方案)存储在一个搜索树中。然后,我们遍历该搜索树,对于每个搜索节点,我们生成其所有可能的后续状态(即分支),并计算它们优先级(即限界值)。我们优先处理优先级最高的状态(即当前最有希望找到最优解的状态),并将其加入到搜索树中。然后,我们不断重复这个过程,直到找到最优解或搜索树中没有更多的可行方案为止。 在装载问题中,我们可以将搜索状态定义为表示每个货物的装载状态,搜索树的每个节点即表示不同的装载方案。我们可以使用贪心算法来计算每个节点的优先级,例如,我们可以计算运输车辆的使用量或运输的货物总量。
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用C++和分支限界法解决装载问题

好的,我理解你的问题是如何用C和分支限界法解决装载问题。装载问题是一种NP难问题,可以通过分支限界法求解。具体方法包括:将物品按照单位重量价值降序排序,将每一个可行节点扩展为两个子节点,一个为物品放入背包,一个为不放入背包。在扩展过程中需要对价值下界进行计算并排序,取下界最高的节点作为扩展节点。通过不断地扩展节点,直到找到最优解或者无可行解为止。在代码实现方面可以使用C语言编写,通过结构体等数据结构来表示节点、物品等信息。

分支限界法解决装载问题的伪码

分支限界法是一种用于求解组合优化问题的搜索算法,比如旅行商问题、装载问题等。在装载问题中,我们通常试图最大化货物的装载量或效率,同时满足特定的约束条件。以下是使用分支限界法解决装载问题的一个简化版的伪代码: ```python function BranchBound(LoadProblem): initial_state = create_initial_state() // 初始化装载状态 best_solution = (None, float('-inf')) // 存放当前最优解及其价值 function evaluate(state): // 计算节点的价值函数 return calculate_total_value(state) // 根据实际问题定义的计算公式 while True: if is_feasible(initial_state): // 判断是否满足约束 solution_value = evaluate(initial_state) if solution_value > best_solution[1]: best_solution = (initial_state, solution_value) frontier = generate_frontier(initial_state) // 创建初步解空间 for state in frontier: if is_pruned(state): // 如果节点已经被剪枝 continue new_state = expand(state) // 扩展节点生成新状态 if is_feasible(new_state): if evaluate(new_state) > best_solution[1]: update_best_solution(new_state) if is_solved(new_state): // 解已经找到,跳出循环 break else: // 节点不满足约束,剪枝 prune(state) if is_solved(best_solution[0]): // 如果找到了最优解,返回 return best_solution[0] initial_state = choose_next_node(frontier) // 更新初始节点,选择下一个未探索节点
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cpp
#include #include #include #include using namespace std; ifstream infile; ofstream outfile; class Node { friend int func(int*, int, int, int*); public: int ID; double weight;//物品的重量 }; bool comp1(Node a, Node b) //定义比较规则 { return a.weight > b.weight; } class Load; class bbnode; class Current { friend Load; friend struct Comp2; private: int upweight;//重量上界 int weight;//结点相应的重量 int level;//活结点在子集树中所处的层次 bbnode* ptr;//指向活结点在子集树中相应结点的指针 }; struct Comp2 { bool operator () (Current *x, Current *y) { return x->upweightupweight; } }; class Load { friend int func(int*, int, int, int*); public: int Max0(); private: priority_queue<Current*, vector, Comp2>H;//利用优先队列(最大堆)储存 int limit(int i); void AddLiveNode(int up, int cw, bool ch, int level); bbnode *P;//指向扩展结点的指针 int c;//背包的容量 int n;//物品的数目 int *w;//重量数组 int cw;//当前装载量 int *bestx;//最优解方案数组 }; class bbnode { friend Load; friend int func( int*, int, int, int*); bbnode* parent; bool lchild; }; //结点中有双亲指针以及左儿子标志 int Load::limit(int i) //计算结点所相应重量的上界 { int left,a; left= c - cw;//剩余容量 a = cw; //b是重量上界,初始值为已经得到的重量 while (i <= n && w[i] parent = P; b->lchild = ch; Current* N = new Current; N->upweight = up; N->weight = cw; N->level = level; N->ptr = b; H.push(N); } int Load::Max0() { int i = 1; P = 0; cw = 0; int bestw = 0; int up = limit(1); while (i != n + 1) { int wt = cw + w[i]; //检查当前扩展结点的左儿子结点 if (wt bestw) bestw =wt; AddLiveNode(up,wt, true, i + 1); } up = limit(i + 1); //检查当前扩展结点的右儿子结点 if (up >= bestw)//如果右儿子可行 { AddLiveNode(up,cw, false, i + 1); } Current* N = H.top(); //取队头元素 H.pop(); P = N->ptr; cw = N->weight; up = N->upweight; i = N->level; } bestx = new int[n + 1]; for (int j = n; j > 0; --j) { bestx[j] = P->lchild; P = P->parent; } return cw; } int func(int *w, int c, int n, int *bestx) //调用Max0函数对子集树的优先队列式进行分支限界搜索 { int W = 0; //初始化装载的总质量为0 Node* Q = new Node[n]; for (int i = 0; i < n; ++i) { Q[i].ID = i + 1; Q[i].weight = w[i+1]; W += w[i+1]; } if (W <= c)//如果足够装,全部装入 return W; sort(Q, Q + n, comp1); //首先,将各物品按照重量从大到小进行排序; Load K; K.w = new int[n + 1]; for (int j = 0; j < n; j++) K.w[j + 1] = w[Q[j].ID]; K.cw = 0; K.c = c; K.n = n; int bestp = K.Max0(); for (int k = 0; k < n; k++) { bestx[Q[k].ID] = K.bestx[k + 1]; } delete []Q; delete []K.w; delete []K.bestx; return bestp; } int main() { int*w,*Final; int c,n,i,best; infile.open("input.txt",ios::in); if(!infile) { cerr<<"open error"<>c; infile>>n; w=new int[n+1]; for(i=1;i>w[i]; infile.close(); Final = new int[n+1]; best = func( w, c, n, Final); outfile.open("output.txt",ios::out); if(!outfile) { cerr<<"open error"<<endl; exit(1); } outfile << best << endl; for (int i = 1; i <= n; ++i) { outfile<<Final[i]<<" "; } outfile.close(); return 0; }

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