《管理運籌學》習題5解答

2022-09-09 12:21:02 字數 2369 閱讀 2257

1.表1中的數字表示5個村莊之間線路的長度(裡),現要求沿線路架設有線廣播電視線網,不僅使得各村都能收看廣播電視節目,而且使廣播線總長度最短。請先建立圖論模型並採取適當方法求解。

表1解:設vj(j=1,2,3,4,5)表示村莊j,邊(vi,vj)表示村莊i和村莊j之間廣播電視可以鋪線,其對應的權數cij表示村莊i和村莊j之間線路的長度。依據題目資料,可作出如圖1.

1:方法一:破圈法

從圖1.1中任取乙個圈,比如(v1,v4,v5,v1),去掉權為4的最大邊[v4,v5](或[v1,v4]);再取圈(v1,v2,v5,v1),去掉邊[v2,v5];取圈(v1,v2,v3,v1),去掉[v1,v3];取圈(v1,v2,v3,v4,v1),去掉[v3,v4]。這時得到乙個不含圈的聯通圖,如圖1.

2所示,即為最小生成樹。總權重為w(t*)=3+4

+2+2=11。

方法二:避圈法

從圖1.1中選出權數最小為1的邊[v1,v2](或[v2,v3]);再在剩餘的圖中選取最小邊[v2,v3](或[v1,v2]),它與[v1,v2]不構成圈;再依次選出不構成圈的最小邊[v1,v5]、 [v1,v4](或[v4,v5]) 。這時得到乙個不含圈的聯通圖,如圖1.

2所示,即為最小生成樹。總權重為w(t*)=3+4+2

+2=11。

(複習參考題)2.用dijkstra標號法求圖1從v1到v6的最短路。如果有不可達點,請指出來。

解:給起點v1標號(0,v1);

1. i= j= 弧集合

s12=l1+c12=0+1=1 s13=l1+c13=0+4=4

∵min=min=1= s12=l2 ∴給v2標號(1,v1)

2. i= j= 弧集合

s23=l2+c23=1+2=3 s24=l2+c24=1+3=4

∵min=min=3= s23=l3 ∴給v3標號(3, v2)

3. i= j= 弧集合

s36=l3+c36=3+2=5 ∵min=min=4= s24=l4 ∴給v4標號(4,v2)

4. i= j= 弧集合

s46=l4+c46=4+2=6 ∵min=min=5= s36=l6 ∴給v6標號(5,v3)

5. i= j= 計算終止。

由終點v6標號反向追蹤,可得到v1到v6的最短路:v1→v2→v3→v6,長度為l6=5。圖中

v5未標號,因為從v1到v5沒有可達路。

(複習參考題)3.試用ford-fulkerson標號法求圖2所示的網路最大流。圖中數字為每條弧的容量cij,括號中的數字為可行流fij。

圖2解:用ford-fulkerson標號法求解

1.給vs標號(vs,+)

檢查vs: v1不標(∵正向弧(vs,v1)的可行流fs1=容量cs1=9),v2標(vs,+)(∵正向弧(vs,v2)的可行流fs2=7《容量cs2=13)。檢查完畢,vs標號(vs,⊕);

檢查v2: v1標(v2,-)(∵逆向弧(v1,v2)的可行流f12=4>0),v3不標,v5不標。檢查完畢,v2標(vs,⊕);

檢查v1:v3標(v1,+),v4不標。檢查完畢,v1標(v2,);

檢查v3: v4標(v3,+),v5標(v3,+)。檢查完畢,v3標(v1,⊕);

檢查v4:vt標(v4,+)。檢查完畢,v4標(v3,⊕);

因為終點vt已經標號,所以得到一條流量增廣路p(1):vs→v2←v1→v3→v4→vt。

流量調整量ε(1)=min=4

調整後增廣路p(1)上各弧[vs,v2]、[v2,v1]、[v1,v3]、[v3,v4]、[v4,vt]可行流為:7+4=11、4-4=0、0+4=4、0+4=4、5+4=9。下面進行第二次迭代。

2.給vs標號(vs,+)

檢查vs: v1不標,v2標(vs,+)。檢查完畢,vs標號(vs,⊕);

檢查v2: v1不標(∵逆向弧(v1,v2)的可行流為f12=0),v3不標,v5不標。檢查完畢,v2標(vs,⊕);

標號過程沒有進行到終點vt,不能再進行下去。所以第一次迭代後已經得到網路最大流。最小割集{[vs,v1]、[v2,v3]、[v2,v5]}(如圖所示)

結論:該網路最大流max f=11+9=9+6+5=7+4+9=20。

4.試用對偶法求圖3所示的最小費用最大流。圖中數字(cij,bij, xij)分別代表弧(i,j)容量、單位流量費用(元)和當前可行流。

圖3解:用對偶法求解(費用路a、c、e中標記「∥」的為最短路)。

因為圖e中找不到從vs到vt的費用增廣路,所以f(2)為

最小費用最大流。 max f=13,最小總費用=4×7+1×7+1

×6+3×6+2×6=71。圖(d)中最小割集{[v1,vt],[v3,vt]},

用ford-fulkerson法標號如(d)圖所示。

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