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最優化算法是20世紀中葉發展起來的一門學科,既有久遠的歷史淵源,又有廣闊的應用前景。在計算機時代,最優化算法更呈現出異彩紛呈的發展態勢。劉振宏、馬紹漢編著的《離散最優化算法》共八章,前四章介紹最優化算法的經典內容,後四章包含了最優化算法近年來的發展,如逆最優化問題和近似算法。書中還講述了作者在組合優化領域所做的創造性的工作。為便於消化和理解書中的內容,每章末附有習題和參考文獻。
《離散最優化算法》可作為高等院校運籌學與控制論、計算機應用、系統工程等學科的高年級本科生、研究生的教材,也可供從事這方面工作的科技工作者參考。
《離散最優化算法》可作為高等院校運籌學與控制論、計算機應用、系統工程等學科的高年級本科生、研究生的教材,也可供從事這方面工作的科技工作者參考。
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《中創軟件叢書:離散最優化算法》可作為高等院校運籌學與控制論、計算機應用、系統工程等學科的高年級本科生、研究生的教材,也可供從事這方面工作的科技工作者參考。
目次
第一章線性規劃
1.1線性規劃的基本概念
1.2單純形算法
1.3線性規劃的對偶理論
1.4對偶單純形算法
1.5原始一對偶算法
1.6單純形算法是非多項式算法
1.7線性規劃問題的多項式時間算法
習題
參考文獻
第二章整數線性規劃
2.1引言
2.2分數對偶割平面算法
2.3整數對偶割平面算法
2.4混合整數規劃的割平面算法
2.5分支估界算法
2.60-1規劃的隱數法(implicitentimeration)
習題
參考文獻
第三章網絡規劃
3.1圖的搜索算法
3.1.1無向圖的深探法(DFS)
3.1.2無向圖的廣探法(BFS)
3.2網絡流模型及解的整數性
3.3網絡中的最短路
3.3.1非負權網絡的最短路算法
3.3.2無負回路網絡中的最短路算法
3.3.3所有點對之間的最短路算法
3.4網絡中的最大流
3.4.1最大流的Ford-Fulkerson算法
3.4.2最大流的Dinits算法
3.4.3容量具有上下界的最大流算法
3.4.4可行性定理及其組合應用
3.5最小費用流
3.5.1模型Ⅱ的相繼最短路算法
3.5.2最小費用循環流的平均圈算法
習題
參考文獻
第四章樹與擬陣
4.1樹的基本性質
4.2樹的中心與重心
4.3無向網絡中的最優生成樹
4.4有向樹
4.5擬陣的基本概念與性質
4.5.1擬陣的定義與例子
4.5.2擬陣的~些基本性質
4.6擬陣與Greedy算法
4.7擬陣的最大交
4.8最大權交的算法
習題
參考文獻
第五章動態規劃
5.1網絡中兩點間的最優路問題
5.2用動態規劃方法解某些非線性規劃
5.3用動態規劃方法解某些整數規劃
5.4生產計劃與資源分配問題
5.4.1生產計劃問題
5.4.2資源分配問題
5.5排序問題
5.5.1排序問題
5.5.2貨郎問題
5.6矩陣鏈與公共子序列
5.6.1矩陣鏈中矩陣相乘的順序問題
5.6.2最長公共子序列問題
習題
參考文獻
第六章逆最優化問題
6.1逆線性規劃的一般模型
6.2在范數l1下式(6.1.5)和式(6.1.6)的解
6.2.1給定的可行解x0為0-1的解
6.2.2在范數l1下模型LP2的解
6.3在范數l∞下式(6.1.5)和式(6.1.6)的解
6.4組合優化的逆問題一般模型
6.5各種逆最優化問題的歸結
6.6瓶頸擴張問題的一例
習題
參考文獻
第七章算法、複雜性與NP-完全理論
7.1問題、算法與複雜性
7.2多項式算法P類和NP類
7.3多項式變換與NPC類
7.4NP-完全問題的證明舉例
7.5關於NP-完全性的另一些概念
7.5.1Co-NP類
7.5.2NP-hard類
7.5.3偽多項式算法與強NP-完全性
習題
參考文獻
第八章近似算法及其分類
8.1近似算法的基本概念
8.2非空閒策略
8.3Greedy算法
8.4局部搜索
8.5基於線性規劃的近似算法
8.6基於動態規劃的近似算法
8.7絕對近似類
8.8相對近似類
8.9PTAS類與FPTAS類
8.10隨機近似算法
8.11近似算法的概率分析
習題
參考文獻
1.1線性規劃的基本概念
1.2單純形算法
1.3線性規劃的對偶理論
1.4對偶單純形算法
1.5原始一對偶算法
1.6單純形算法是非多項式算法
1.7線性規劃問題的多項式時間算法
習題
參考文獻
第二章整數線性規劃
2.1引言
2.2分數對偶割平面算法
2.3整數對偶割平面算法
2.4混合整數規劃的割平面算法
2.5分支估界算法
2.60-1規劃的隱數法(implicitentimeration)
習題
參考文獻
第三章網絡規劃
3.1圖的搜索算法
3.1.1無向圖的深探法(DFS)
3.1.2無向圖的廣探法(BFS)
3.2網絡流模型及解的整數性
3.3網絡中的最短路
3.3.1非負權網絡的最短路算法
3.3.2無負回路網絡中的最短路算法
3.3.3所有點對之間的最短路算法
3.4網絡中的最大流
3.4.1最大流的Ford-Fulkerson算法
3.4.2最大流的Dinits算法
3.4.3容量具有上下界的最大流算法
3.4.4可行性定理及其組合應用
3.5最小費用流
3.5.1模型Ⅱ的相繼最短路算法
3.5.2最小費用循環流的平均圈算法
習題
參考文獻
第四章樹與擬陣
4.1樹的基本性質
4.2樹的中心與重心
4.3無向網絡中的最優生成樹
4.4有向樹
4.5擬陣的基本概念與性質
4.5.1擬陣的定義與例子
4.5.2擬陣的~些基本性質
4.6擬陣與Greedy算法
4.7擬陣的最大交
4.8最大權交的算法
習題
參考文獻
第五章動態規劃
5.1網絡中兩點間的最優路問題
5.2用動態規劃方法解某些非線性規劃
5.3用動態規劃方法解某些整數規劃
5.4生產計劃與資源分配問題
5.4.1生產計劃問題
5.4.2資源分配問題
5.5排序問題
5.5.1排序問題
5.5.2貨郎問題
5.6矩陣鏈與公共子序列
5.6.1矩陣鏈中矩陣相乘的順序問題
5.6.2最長公共子序列問題
習題
參考文獻
第六章逆最優化問題
6.1逆線性規劃的一般模型
6.2在范數l1下式(6.1.5)和式(6.1.6)的解
6.2.1給定的可行解x0為0-1的解
6.2.2在范數l1下模型LP2的解
6.3在范數l∞下式(6.1.5)和式(6.1.6)的解
6.4組合優化的逆問題一般模型
6.5各種逆最優化問題的歸結
6.6瓶頸擴張問題的一例
習題
參考文獻
第七章算法、複雜性與NP-完全理論
7.1問題、算法與複雜性
7.2多項式算法P類和NP類
7.3多項式變換與NPC類
7.4NP-完全問題的證明舉例
7.5關於NP-完全性的另一些概念
7.5.1Co-NP類
7.5.2NP-hard類
7.5.3偽多項式算法與強NP-完全性
習題
參考文獻
第八章近似算法及其分類
8.1近似算法的基本概念
8.2非空閒策略
8.3Greedy算法
8.4局部搜索
8.5基於線性規劃的近似算法
8.6基於動態規劃的近似算法
8.7絕對近似類
8.8相對近似類
8.9PTAS類與FPTAS類
8.10隨機近似算法
8.11近似算法的概率分析
習題
參考文獻
書摘/試閱
第四章 樹與擬陣
擬陣(matroid)是矩陣(matrix)的衍生詞。擬陣概念是Whitney在1935年提出來的,它是向量空間中線性獨立性質的抽象,擬陣中所用的若干術語多半來自于代數和圖論。
在20個世紀40年代,R.Rado將擬陣理論應用到組合數學中的“代表系”問題,從而推廣了P.Hall的著名“Marriage定理”,大約與此同時,R.F.Dilworth建立了擬陣與格論之間的聯系。這樣一來,擬陣就成為組合數學中的一個分支。大約20世紀60年代中期,W.T.Tutte從圖論觀點較詳細地研究了擬陣的一些基本性質,給出了多種類型的擬陣的例子。1975年R.Von.Randow綜合了幾種不同的公理系統,并證明了它們之間的等價性質,此后擬陣理論已廣泛應用到圖論、格論、投影幾何、電網絡和開關理論等方面。J.Edmonds和E.Lowler等把擬陣理論應用于離散最優化問題,給出了求一個擬陣的最大權獨立集和兩個擬陳最大權交的算法,從而把離散最優化中若干問題給出了統一描述和統一的算法。
本章從網絡中最優樹和最優樹形圖出發,介紹了它們的求解方法,并由此引出擬陣的定義、性質以及求擬陣的最大權獨立集和兩個擬陣最大權交的算法。由于擬陣是一種抽象的系統,所以在介紹這些概念時,盡量用比較直觀的網絡結構和向量空間的向量相關性等加以說明,因此,讀者需要具備圖論的基本知識,如果需要可查閱文獻[徐利治,20003。
4.1樹的基本性質
一個圖G=(V,E),若G連通且不含圈,則稱G為一棵樹。設T=(V,E)是n個頂點的圖,則下述諸結論等價:
1)T是一棵樹。
2)T有n—1條邊且無圈。
3)T有n—1條邊且連通。
4)T連通,但去掉T中任一條邊后,則剩下的圖就不連通了。
5)丁中任何一對頂點間有唯一一條路。
6)T無圈,但在T中增加任何一條邊,則有唯一一個圈。
同樣,這n—1個割向量構成G的割空間,在模2域上,G的任一個割都可以用這個n—1個割表示。可以證明,在模2域上圈空間和割空間是正交的,即G的任何一個圈向量和任何一個割向量的內積,在模2下等于0,或者說任何一個圈C和任何一個割Ω,恒有|C∩Ω |≡0(mod2),這一性質在后面還要多次用到。
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