带资源约束的基本最短路问题的割平面算法研究任务书

 2021-12-25 03:12

全文总字数:1492字

1. 毕业设计(论文)主要内容:

带资源约束的基本最短路问题(elementary shortest pathproblem with resource constraints,ESPPRC)是使用经典的列生成算法求解车辆路径问题(Vehicle Routing Problem,VRP)的子问题:给定网络中两点(s, t),寻找由s点出发至t点的最短路径,路径上不允许重复的点,且该路径花费的资源不应超过给定资源的上限。有研究发现在某些VRP问题的场景中,对ESPPRC进行精确求解的效果优于对该问题的松弛情况,即允许路径上出现重复点的求解效果。但由于该问题的强NP难特性,目前围绕ESPPRC问题使用整数线性规划求解的研究还非常有限。近来有学者针对ESPPRC问题提出了新的有效不等式,但并未进行系统的计算实验,对不等式的效果和加入方法进行论证。基于此,设计和研究ESPPRC问题的割平面(cutting plane)算法有较好的理论和实践意义。

2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

1) 文献综述:查找和阅读近5年来国内外研究VRP和ESPPRC问题的相关文献,重点在使用数学规划的精确求解方法的综述,文献数量不少于20篇;

2) 数学建模:学习使用ILOG CPLEX求解器为ESPPRC问题建立整数线性规划模型,并学会通过CPLEX中的Callback机制实现数学模型中有效不等式的灵活加入和删除;

3) 算法实验:了解和掌握割平面算法的基本实现框架,并能针对ESPPRC问题的几组有效不等式,设计具体的算法,对基准测试(benchmark)算例开展计算实验,寻找各组不等式在ESPPRC求解中的最佳组合方案,验证其有效性。

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

2019年12月23-2020年1月23: 文献查找和阅读

2020年1月24-2020年3月24: ILOG CPLEX软件学习和建模

2020年3月25-2020年4月25: 算法实验与分析

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4. 主要参考文献

1. A polyhedral study of the elementary shortest path problem with resource constraints, J. Da, L. Zheng. and X. Tang, T. Bekts et al. (Eds.), ICCL 2017, LNCS 10572, pp. 79-93, 2017;

2. Integer programming formulations for the elementary shortest path problem, L. Taccari, European Journal of Operations Research, January 2016;

3. A branch-and-cut algorithm for the elementary shortest path problem with a capacity constraint, M. K. Jepsen, B. Peterson and S. Spoorendonk, Technical Report no. 08/01 ISSN: 0107-8283;

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