运筹学初步

为了有效地应用运筹学,前英国运筹学学会会长托姆林森提出六条原则:

  • 合伙原则:指运筹学工作者要和各方面人,尤其是同实际部门工作者合作。
  • 催化原则:在多学科共同解决某问题时,要引导人们改变一些常规的看法。
  • 互相渗透原则:要求多部门彼此渗透地考虑问题,而不是只局限于本部门。
  • 独立原则:在研究问题时,不应受某人或某部门的特殊政策所左右,应独立从事工作。
  • 宽容原则:解决问题的思路要宽,方法要多,而不是局限于某种特定的方法。
  • 平衡原则:要考虑各种矛盾的平衡,关系的平衡。

运筹学的工作步骤:

  1. 提出和形成问题。即要弄清问题的目标,可能的约束,问题的可控变量以及有关参数,搜集有关资料;
  2. 建立模型。即把问题中可控变量、参数和目标与约束之间的关系用一定的模型表示出来;
  3. 求解。用各种手段(主要是数学方法,也可用其它方法)将模型求解。解可以是最优解、次优解、满意解。复杂模型的求解需要计算机,解的精度要求可由决策者提出;
  4. 解的检验。首先检查求解步骤和程序有无错误,然后检查解是否反映现实问题;
  5. 解的控制。通过控制解的变化过程决定对解是否要作一定的改变;
  6. 解的实施。是指将解用到实际中必须考虑到实施的问题,如向实际部门将清解的用法,在实施中可能产生的问题和修改。

运筹学的模型

  模型是研究者对客观现实经过思维抽象后用文字、图表、符号、关系式以及实体模样描述所认识到的客观对象。模型的有关参数和关系式是较容易改变,这样是有助于问题的分析和研究。利用模型可以进行一定预测、灵敏度分析等。

  模型有三种基本形式:形象模型;模拟模型;符号或数学模型。构造模型的基本思路和方法主要有以下几种:

  • 直接分析法。按研究者对问题内在机理的认识直接构造出模型。运筹学中已有不小现存的模型,比如线性规划模型、投入产出模型、排队模型、存储模型、决策和对策模型等。这些模型都有很好的求解方法及求解的软件。
  • 类比法。有些问题可以用不同的方法构造出模型,而这些模型的结构性质是类同的,这就可以相互类比。
  • 数据分析法。对有些问题的机理尚未了解清楚,若能搜集到与此问题密切相关的大量数据,或通过某些试验获得大量数据,这就可以用统计分析法建模。
  • 试验分析法。当有些问题的机理不清,又不能做大量试验来获得数据,这时只能通过局部试验的数据加上分析来构造模型。
  • 想定(构想)法。当有些问题的机理不清,又缺少数据,又不能做试验来获得数据时,如一些社会、经济、军事问题,人们只能在已有的知识、经验和某些研究的基础上,对于将来可能发生的情况给出逻辑上的设想和描述。然后用已有的方法构造模型,并不断修正完善,直至比较满意为止。

参考文献:《运筹学》教材编写组. 运筹学(第三版)[M]. 清华大学出版社, 2005.

凸包

  给定一个点集,恰好紧紧包围所有点的区域称为点集的凸包(convex hull)。

凸包

 

 

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