7.2. Задача о назначениях как транспортная задача.
Определим значения
переменных
следующим образом:
,
если
назначается на должность
,
и
в противном случае. Тогда функция
соответствия имеет вид
.
Если матрицу соответствия заметить на
матрицу несоответствия
,
где
и
-
некоторая константа, то задача состоит
в таком выборе должностей
,
чтобы цена несоответствия
была минимальной. Таким образом, модель
задачи о назначениях принимает вид:
(1)
Таким образом, получается частный случай замкнутой (закрытой) модели транспортной задачи. Следовательно, задача о назначениях всегда имеет решение. Случай открытой модели, как обычно, сводится к замкнутому.
7.3. Прямо-двойственный метод решения задачи о назначениях.
Транспортная
задача (1) может быть решена методом
потенциалов, причем ее решение окажется,
очевидно, целочисленным. Из вида
ограничений в (1) следует, что для каждого
ровно одна из целочисленных переменных
равна 1, а остальные равны 0 (и аналогично
для каждого
ровно одна из целочисленных переменных
равна 1, а остальные равны 0). Следовательно,
число ненулевых переменных
( число «заполненных» клеток в транспортной
таблице) равно
,
в то время как ранг задачи (число базисных
переменных) равен
.
Задача получается сильно вырожденной,
и для ее решения методом потенциалов
потребуется вводить в рассмотрение
«базисных нулей», что осложняет решение.
Изложим теперь
суть прямо-двойственного метода решения
задачи (1). Также как и в методе потенциалов
рассматриваются двойственные переменные
и
,
удовлетворяющие ограничениям двойственной
задачи:
. (2)
(мы не выписываем целевой функции двойственной задачи, поскольку она нам не понадобится). Отметим, что в отличие от метода потенциалов эти условия выполняются на каждом шаге решения задачи, а не только на последнем, когда найдено оптимальное решение. С другой стороны, в методе потенциалов условие
(3)
имеет место
и
служит для определения самих потенциалов,
а в прямо-двойственном методе, наоборот,
это условие служит для определения
«заполненных» клеток транспортной
таблицы, соответствующих ненулевым
переменным
.
Таким образом, «ход мысли» здесь
противоположен методу потенциалов.
Как было уже замечено выше, из условия следует, что, на самом деле, , причем в этом случае все остальные переменные в - ой строке и -ом столбце равны нулю. Будем для удобства называть такие «возможными единицами». Ясно, что выполнение ограничений задачи (1) равносильно существованию ровно возможных единиц. Хорошо известно, что допустимые решения исходной транспортной задачи (1) и соответствующей двойственной задачи будут оптимальны, если для всех выполнены условия 2-ой теоремы двойственности . Итак, оптимальное решение будет получено, если удастся отыскать ровно допустимых единиц, определяемых условием .
Прямо-двойственный метод именно это и позволяет сделать. Для простоты изложим его на конкретном примере.
