- •Исследованиеопераций
- •1 Литература 3
- •2 Основныепонятияисследованияопераций(исо).Классификациязадач 4
- •3 Основылинейногопрограммирования 8
- •4 Основытеорииграфов 23
- •1 Литература
- •2Основныепонятияисследованияопераций(исо).
- •2.1КлассификациязадачИсо
- •2.2Многокритериальныезадачи
- •3Основылинейногопрограммирования
- •3.1ГрафическийметодрешениязадачЛп
- •3.2 ВозможныевариантырешениязадачЛп
- •3.3 ЭквивалентныепостановкизадачЛп
- •3.4Симплекс-метод
- •3.5ТранспортнаязадачаЛп
- •3.6Задачаоназначениях
- •4Основытеорииграфов
- •4.1Основныепонятия
- •4.2 Алгоритмпостроенияэйлеровацикладлянеориентированно-гографа
- •4.3Заданиеграфов
- •4.4Топологическаясортировка
- •4.5Остовноедерево(остов)минимальноговеса
- •4.6Кратчайшиепути
- •Ij (j, еслиw0
- •Ij 0,еслиw0
- •5Сетевоепланированиеиуправлениепроектами
- •6Задачакоммивояжераиметодветвейиграниц
- •7Имитационноемоделированиенапримереметода
- •8Основытеориисложностивычислений
- •9Динамическоепрограммирование
4.3Заданиеграфов
МатрицейсмежностиграфаG=(V,E)называетсяматрицаA=||aij||n×nсэлементамиaij=1,если{i,j}∈E,иaij=0,если{i,j}/∈E.Длямультиграфовaijравнократностиребра{i,j}.
Аналогичновводитсяматрицасмежностидляорграфов.Длянеориентированныхграфовматрицасмежностиполностьюопределяетсясвоейправойверхнейлиболевойнижнейтреугольнойподматрицей,посколькуaij=ajiдлявсехiиj.
Орграфымогутбытьтакжепредставленыоднимилинесколькимиспискаминепосред-
ственныхпоследователейA0(i)инепосредственныхпредшественниковB0(i)каждойвер-шиныi.
4.4Топологическаясортировка
Предположим,чтофирменеобходимовыполнитьnпроектов,намножествеV={1,...,n}
которыхзаданоотношениепредшествования→такое,чтоизi→jследует,чтопроектj
неможетначатьсяраньше,чемзакончитсяпроектi(проектjиспользуетинформациюили
продукцию,получаемуюврезультатевыполненияпроектаi).Нужнонайтидопустимыйпорядоквыполненияпроектоввовремени.
РассмотриморграфG=(V,A)отношенияпредшествования.Дуга(i,j)∈Aтогдаи
толькотогда,когдаi→j.
Решениезадачисуществует,еслиорграфотношенияпорядканесодержитциклов.Если
естьцикл,тониодинизпроектов,принадлежащихциклу,нельзяначинать.
Пустьперестановка(i1,...,in)определяетпорядоквыполненияпроектов.Этотпорядокявляетсядопустимым,еслиизij→ikследует,чтоijпредшествуетikвуказаннойпере-
становке.
Введемпонятиеномеравершины–label(i)∈{1,...,n}.ЗадачасводитсякотысканиюнумерациивершинграфаGтакой,чтоиз(i,j)∈Aследуетlabel(i)<label(j).Тогда
последовательностьпроектоввпорядкевозрастанияихномеровlabel(i)будетявлятьсярешениемзадачи.Указаннаянумерацияназываетсятопологическойсортировкойвершинграфа.
Алгоритмтопологическойсортировки.
Предположим,чтографзаданспискаминепосредственныхпоследователейA0(i),i=
1,...,n,и,крометого,заданоколичествонепосредственныхпредшественниковbiкаж-дойвершиныi:bi=|B0(i)|.
Шаг1.Просматриваемсписок(b1,...,bn)исоздаемсписокJ={j|bj=0}вершин,у
которыхнетпредшественников.ЕслиJ=φ,товграфеестьцикл.
Шаг2.Присваиваемтекущийномерj(вначалеj=1)любойвершинеизJ.Далеерас-сматриваемвсехеенепосредственныхпоследователейi∈A0(j)ипреобразуемbi=bi−1.
Еслиbi=0,товершинуiвключаемвJ.Послетого,каквсемножествоA0(j)просмотрено,удаляемjизJ.Еслитекущийномернеравенn,увеличиваемегонаединицу.ПовторяемШаг2.
4.5Остовноедерево(остов)минимальноговеса
Граф,неимеющийциклов,называетсялесом.Связныйграф,неимеющийциклов,назы-ваетсядеревом.
Пустьnиm–количествавершиниреберграфасоответственно.
Теорема4(Свойствадеревьев)ПустьG–неориентированныйграф.Тогдаследую-щиеусловияэквивалентны:
1)G–дерево,
2)G–связныйграфиm=n−1,
3)G–графбезцикловиm=n−1,
4)междулюбойпаройвершинсуществуетединственнаяцепь,
5)Gнеимеетциклов,нопридобавлениипроизвольногоребравGвнемвозникаетедин-ственныйцикл.
Вориентированномграфевводятсяпонятиявходящегоивыходящегодерева.Этоорграф,неориентированныйаналогкоторогоявляетсядеревом,и,
вслучаевыходящегодерева,вкаждуювершинувходитнеболееоднойдуги,а
вслучаевходящегодерева,изкаждойвершинывыходитнеболееоднойдуги.Единственнаявершинавыходящегодерева,вкоторуюневходитниоднадуга,называетсякорнем.
ПодграфнеориентированногографаG=(V,E)называетсяостовнымдеревом(остовом)
иобозначаетсяT,еслиT–деревоимножествоеговершинсовпадаетсV.
Графназывается(реберно)взвешенным,есликаждомуегоребру{i,j}приписаннекото-
рыйвесwij.
Весомостовногодереваназываетсясуммавесоввсехегоребер.
Задачапоискавграфеостовногодереваминимальноговесаимеетмногоприложений.Онавозникаетприпроектированиидорог,электрическихсетей,трубопроводовит.п.,т.е.вситуациях,когданеобходимосвязатьзаданноемножествообъектовкоммуникационнымилиниямиисуммарнаястоимостьэтихлинийдолжнабытьминимальна.
Нижеприводятсядваалгоритма,которыестроятостовноедеревоминимальноговесаTn−1.
Напомним,чтоTn−1несодержитцикловиимеетn−1ребер.
АлгоритмКраскала
Шаг1.ПолагаемT0=(V,φ),|V|=n.
Шаг2.Дляi=0,...,n−1полагаемTi+1=Ti∪e,гдеe–реброGсминимальнымвесом
такое,чтоононеявляетсяребромTiинеобразуетцикласребрамиTi.
АлгоритмПрима
Шаг1.ПолагаемT1=(V1,E1),гдеV1={a,b},E1={a,b},иwab=min{we|e∈E}.
Шаг2.Дляi=1,...,n−1полагаемTi+1=Ti∪e,гдеe–реброGсминимальнымвесом
такое,чтоононеявляетсяребромTiисвязываетTiсвершинойG,непринадлежащейTi.
Пример.Любойнеориентированныйреберновзвешенныйграф.
