Каталог статей |
Ершова Н.М. Решение задач коммивояжера и определения кратчайших расстояний методом динамического программированияЗадача коммивояжера (бродячего торговца) заключается в следующем. Имеется несколько пунктов на местности. Требуется найти кратчайший путь их объезда, начиная с некоторого пункта. При этом необходимо объехать все пункты и вернуться в начальный пункт, побывав на каждом пункте только один раз. При полевых работах подобная задача встречается часто и в разных ситуациях: при обследовании объектов и пунктов триангуляции, при рекогносцировке, при выборочном дешифрировании и пр. [1]. Пункты, в которых надо побывать, всегда известны. Уменьшение пути обхода намеченных пунктов экономит время, снижает транспортные расходы и др.Существует более ста методов решения задачи коммивояжера, в работе [2] задача решена методом ветвей и границ, в работе [5] – методом ближайшего соседа, который, по мнению авторов, наиболее прост. В этой работе отмечено, что методом динамического программирования можно решить задачу с менее 17 пунктами обхода. Это связано с тем, что авторы сами усложнили метод динамического программирования. Покажем эффективность метода динамического программирования на примере сети дорог, изображенной на рис. 1[1]. В задаче коммивояжера требуется
определить две оптимальные траектории, которые соответствуют кратчайшим
расстояниям между пунктами Рис. 1. Сеть автомобильных дорог
Разработка
модели. Весь процесс движения от
пункта Состояние системы характеризуется одним параметром – движение из одного пункта в другой. Процесс является одномерным и легко изображается на плоскости. Пересечение дорог на каждом из шагов соответствует одному из возможных состояний системы (коммивояжера). Суть выбора оптимальной траектории заключается в
следующем. Последний шаг условно спланирован. Действительно, в каком бы из
возможных пунктов ( Анализ
оптимальной траектории. В
соответствии с оптимальной траекторией коммивояжер должен посещать пункты в
следующей последовательности: Для той же сети дорог определим кратчайшие расстояния
из пункта
Рис.2. Кратчайшие пути от пункта
Расстояния во все остальные
пункты, не лежащие на пути - В работе [6] задача о кратчайшем пути решалась на модели транспортной задачи. Таким образом, методом динамического программирования можно довольно просто решать задачи выбора оптимальных схем транспортных перевозок, радиорелейных и телевизионных сетей, мелиорационных и ирригационных систем любой сложности.
Литература: 1. Брыкин П.А. Математическое программирование в планировании геодезических и топографических работ / П.А. Брыкин, С.А. Киммельман. – М.: Недра, 1972. – 232 с. 2. Грешилов А.А. Как принять наилучшее решение в реальных условиях / А.А. Грешилов. – М.: Радио и связь, 1991. – 320 с. 3. Ершова Н.М. Математические методы и модели: Конспект лекций / Н.М.Ершова. – Днепропетровск: ПГАСА, 2009. – *112 с. 4. Ершова Н.М. Экономико-математическое моделирование: Конспект лекций / Н.М. Ершова. – Днепропетровск: ПГАСА, 2008. – 248 с. 5. Кузнецов А.В. Высшая математика. Математическое программирование: Учебник для вузов / А.В. Кузнецов, В.А. Сакович, Н.И. Холод. – Минск: Вышэйшая школа, 1994. – 286 с. 6. Фролькис В.А. Введение в теорию и методы оптимизации для экономистов. 2-е изд. / В.А. Фролькис. – Спб: Питер, 2002. – 320 с.
|