算例
计算结果:
matlab代码
%整数规划:分枝界定法
function [x,z]=BranchBound(N,b,Cn,Aeq,beq,lb,ub,fcheck)
%N:系数矩阵 b:右端常数 Cn:目标函数的系数 Aeq,beq:等式约束左右两端
%lb:决策变量下界 ub:决策变量上界
%fcheck:目标函数最大值问题,填1;目标函数最小值问题,填-1;
[m,n]=size(Cn);
Cn=Cn*(-1*fcheck);
%第一步:求解初始松弛问题
[x1,fval,exitflag]=linprog(Cn,N,b,Aeq,beq,lb,ub); %linprog求解的是最小化问题
for i=1:n
if rem(x1(i),1)~=0 %判断最优解是否为整数,取出非整数部分
get=i;
break;
end
end
%第二步:第一次分枝
LP1_bound=zeros(n,2);%定义LP1中x1,x2的上界和下界
LP2_bound=zeros(n,2);%定义LP2中x1,x2的上界和下界
LP1_bound(:,2)=inf; %上界初始化为inf
LP2_bound(:,2)=inf;
x_bound_low=floor(x1(get));%x1向下取整,作为LP1中x1的上界
x_bound_up=x_bound_low+1; %LP2中x1的下界
%与原来的上下界进行比较,更新上下界
if x_bound_low<LP1_bound(get,2)
LP1_bound(get,2)=x_bound_low;
end
if x_bound_up> LP2_bound(get,1)
LP2_bound(get,1)=x_bound_up;
end
%求解第一次分枝出来的两个问题
[x_LP1,f1,exitflag1]=linprog(Cn,N,b,Aeq,beq,LP1_bound(:,1),LP1_bound(:,2));
[x_LP2,f2,exitflag2]=linprog(Cn,N,b,Aeq,beq,LP2_bound(:,1),LP2_bound(:,2));
exitf=[exitflag1,exitflag2]; %标志是否有可行解,负数则无可行解
table=zeros(2,n+1); %用来存储每次分枝问题运算得到的两个结果
f_bound=zeros(1,2); %存储目标函数取值的上下界
f_bound(1)=-inf;
%后面的分枝进行迭代计算
while 1
%若出现无可行解
j=find(exitf<0);
if j==1 %若LP1无可行解,舍去LP1,后面直接对LP2进行分枝
LP1_bound=LP2_bound; %把两个分枝的取值范围统一为LP2的取值范围
x_LP1=[0;0]; %删去原来LP1的解
f1=inf;
elseif j==2 %若LP2无可行解,舍去LP2,后面直接对LP1进行分枝
LP2_bound=LP1_bound; %把两个分枝的取值范围统一为LP1的取值范围
x_LP2=[0;0]; %删去原来LP2的解
f2=inf;
end
%对两个分枝的计算结果进行存储
for i=1:n
table(1,i)=x_LP1(i);
table(2,i)=x_LP2(i);
end
table(1,n+1)=-fcheck*f1;
table(2,n+1)=-fcheck*f2;
%第三步:定界
f_bound(2)=-inf;
for i=1:2
if table(i,3)>f_bound(2)
f_bound(2)=table(i,3);
end
if max(abs(round(table(i,1:n))-table(i,1:n)))<=1e-10 %这里有可能会出现误差,直接用0会导致结果错误
if table(i,3)>f_bound(1)
f_bound(1)=table(i,3);
end
end
end
%判断是否得出最终结果
if f_bound(1)==f_bound(2) %若目标函数最优取值的上下界相等,则计算完成,跳出循环
disp("最优解为:")
if table(1,3)==f_bound(1)
x=x_LP1
end
if table(2,3)==f_bound(1)
x=x_LP2
end
disp("目标函数最优取值为:")
z=f_bound(1)
break;
end
%第四步:再次分枝
[max_f,ind]=max(table(:,3)); %找到分枝问题目标函数取值最大处
for i=1:n
if rem(table(ind,i),1)~=0 %找到该位置的非整数解部分
get=i;
break;
end
end
x_bound_low=floor(table(ind,get));%x1向下取整,作为LP1中x1的下界
x_bound_up=x_bound_low+1; %LP2中x1的上界
%判断对哪一枝进行分枝
if ind==1 %若对LP1进行分枝 %table(ind,3)==-fcheck*f1
LP2_bound=LP1_bound; %统一取值范围
end
if ind==2 %若对LP2进行分枝 %table(ind,3)==-fcheck*f2
LP1_bound=LP2_bound; %统一取值范围
end
%更新两个分枝的x取值范围
if x_bound_low<LP1_bound(get,2)
LP1_bound(get,2)=x_bound_low;
end
if x_bound_up> LP2_bound(get,1)
LP2_bound(get,1)=x_bound_up;
end
%再次对分枝问题求解
[x_LP1,f1,exitflag1]=linprog(Cn,N,b,Aeq,beq,LP1_bound(:,1),LP1_bound(:,2));
[x_LP2,f2,exitflag2]=linprog(Cn,N,b,Aeq,beq,LP2_bound(:,1),LP2_bound(:,2));
exitf=[exitflag1,exitflag2];
end