二次分配问题算法研究

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二次分配问题是一种易于描述却难于求解的典型组合优化问题,已被归入NP-hard问题。二次分配问题不仅以不同的形式存在于工厂布局,作业车间调度,挡板布线等实际生活领域,而且综合了一大类组合优化问题的典型特征,它是一个既有广泛的实际应用背景,又有重要的理论研究价值的优化问题。随着二次分配问题实例规模的增长,其解空间呈现组合爆炸特征,因而通常在多项式时间内无法求得其最优解。过去几十年,由于二次分配问题的高度求解复杂性,已激发了人们对优化技术的研究。因此,研究二次分配问题的求解方法对优化技术和二次分配问题自身的发展有着重要意义。本文着重研究了以线性化技术为基础的二次分配问题的求解方法,具体包括:(1)详细讨论了基于匈牙利算法的二次分配问题的最优目标函数值的下界求解技术;(2)对原有二次分配问题的下界求解方法和二次分配问题线性化模型进行深入研究的基础上,提出三种基于线性化技术的二次分配问题求解新方法;(3)对输入矩阵(流矩阵和距离矩阵)中存在零元素的二次分配问题的求解进行了探讨,为该类特殊二次分配问题的求解提供了新的解决手段;(4)提出使用半拉格朗日算法求解二次分配问题的方法,这为有效求解二次分配问题提供了一种新的解决方案。本文对所提出的二次分配问题求解方法不仅给出了其数学证明,从理论的角度说明了各种方法的正确性,而且选用了二次分配基准问题库(QAPLIB)中的部分实例进行了计算,将计算结果与原有方法进行比较,从实验的角度说明了本文提出的方法对二次分配问题的求解具有较优的性能。
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