cplex求解整数规划_线性规划问题中的多解现象

cplex求解整数规划_线性规划问题中的多解现象
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线性规划问题中出现多个解的现象是⾮常常见的。代数解释是,⽬标向量是少数约束向量的线性组合;⼏何解释是⽬标向量垂直于那个最优超平⾯。
出现多解问题的⼏种可能性:
1. 问题没有能够得到很好地定义,或者说问题定义得⽐较“松”,导致有多个解。如果约束恰当,那么可能会恰好消除掉多解。
2. 问题的系统⾮常健壮,天然有⼀种灵活性,有多种⽅法得到相同的⽬标。如⽹络,有多个通路可以实现同样的⽬标。
当多解存在时,最优解有⽆穷个,可以分为两类,基本最优解(basic optimum)、⾮基本最优解(nonbasic optimum)。⼏何上看,基本最优解,就是可⾏域⾓点上的最优解,有有限个;⾮基本最优解是⾮⾓点上的解,有⽆穷个。使⽤不同的LP求解器会得到不同的结
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理论上通常得到基本最优解;内点法,搜索的是中⼼路径(central path)的解析中⼼
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果,单纯形法及其变种,搜索的是⾓点,所以理论上
理论上通常得到的是⾮基本最优解。相⽐⽽⾔,单纯形法是基本解,所以⼀般⽽⾔⽐内点法稀疏;如果希望是稀(analytical center),所以理论上
疏解,应该尽量使⽤单纯形法,或者带有crossover的内点法。Crossover,是CPLEX求解LP问题时,求解后默认的⼀个后处理⽅法,这个后处理可以得到近似解最近的基本最优解;多解存在时,如果使⽤了内点法加上crossover的后处理,得到的还是⼀个基本最优解。
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如果换个视⾓,最优解集实际上可以看成凸组合,那么基本最优解是凸组合的⾓,所有⾮基本最优解可以看做基本最优解的凸组合。正是因为这样,当多解存在时,求解得到所有基本最优解最关键。Cplex 上有⼀个不错的关于多解的讨论(链接:CPLEX Optimizers)值得⼀看。我不太清楚CPLEX能不能到LP问题的所有最优解,但是好像整数规划CPLEX是可以到所有的最优解的(我曾经搜到过)。
搜索所有基本最优解的常见⽅法有两种,⼀种是把LP问题转化成MILP问题,效率低,个⼈不喜欢;另⼀种⽅法相对简单。单纯形法停⽌时的单纯形表中,⾮基变量如果有系数为零的,那么该⾮基变量进基,不会带来⽬标函数的变化,这就是多个基本最优解。可以通过让该变量进基,然后得到⼀个新的基本最优解。新的基本最优解,可能也存在⾮基变量系数为零的情况,其中⼀个解进基会得到刚才
的解;其他的进基会得到新的基本最优解。通过这样迭代的搜寻,并且排除所有的重复的基本最优解,就得到了所有的基本最优解集。个⼈经验,这种⽅法因可能会搜索到重复的,编程上需要特殊处理(递归调⽤,树状搜索,不太清楚可不可以避免递归),否则⼀个简单的问题因为递归,就会把内存耗尽。我曾经有⼀个原LP问题50个变量左右,经过标准化后搜索出超过2500个基本最优解,然后内存就耗尽了。
Lee, S., Phalakornkule, C., Domach, M. M., & Grossmann, I. E. (2000). Recursive MILP model for finding all the alternate optima in LP models for metabolic networks.Computers & Chemical Engineering,24(2-7), 711-716.
jinjide>黑芝Motamedian, E., & Naeimpoor, F. (2018). LAMOS: A linear algorithm to identify the origin of multiple optimal flux distributions in metabolic networks.Computers & Chemical Engineering,117, 372-377.

本文发布于:2024-09-23 12:27:20,感谢您对本站的认可!

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