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数学建模,红绿灯闪烁模型

数学建模,红绿灯闪烁模型
数学建模,红绿灯闪烁模型

建模实习作业题

之红绿灯闪烁模型班级:计算1502

交通管理中非数字灯闪烁时间模型

摘要

本文在了解过车辆通过红绿灯所遇见的情况,以及对车型的分析下,重点通过常微分方程建立起时间,刹车距离,以及刹车制动因素相关的数学模型。

在问题中对红绿灯灯应闪烁时间做出等价转换,闪烁的意图是让车辆在黄灯前停在停止线前,对于影响车辆刹车距离的因素主要由车辆制动力控制,闪烁时间应为驾驶员观察到信号变换反应的时间与驾驶员制动使车辆停在停车线所需时间之和。在法定通过红绿灯的速度下对大型车辆进行讨论,因为小型车辆制动距离明显小于大型载货汽车。

对于模型的评价,本文采用与实际生活中数据以及对车辆理论数据进行对比,以此检验模型建立的合理性及正确性。

最后,本文分析了现有模型的缺陷,并提出进一步改进方法,使之与贴合生活方面进一步。

【关键词】微分方程;刹车制动力;制动因素

目录

一、问题重

述…………………………………………………………………………………

…4

二、基本假

设…………………………………………………………………………………

…4

三、符号说

明…………………………………………………………………………………

…4

四、模型建立、分析与求

解 (5)

五、模型评价与改

进 (6)

六、参考文

献 (7)

一、问题重述

从2013年元月一日,国家开始实行新的交通法规。在十字路口的交通管理中,最大而且最有争议的改变是闯黄灯。在以前的交规中,亮红灯之前要亮一段时间黄灯,这是为了让那些行驶在十字路口或距十字路口太近以致无法停下来的车辆通过路口.现在规定闯黄灯也是违规行为,为了不违反交通法规,对有时间数字的交通灯,司机根据时间数字可以提前对自己的行动作出决策,但还有很多交通灯是非数字的,这就不可避免的对司机的判断造成障碍,为此,非数字的交通灯在变灯前加入了闪烁,以提醒司机。为了让司机在十字路口有足够的时间决定过不过马路,请你考察实际生活中的道路,给出最佳的闪烁时间。

二、基本假设

1.假设刹车途中,刹车制动力恒定

2.行驶过程中没有意外事故

3. 针对一辆车,同一方向仅一辆车

4. 天气晴朗,路面干燥,为草沙路路面

三、符号说明

f 刹车因素 t 1 反应时间

t 制动时间 t 2 总时间

v 0 初始速度 d 总距离

s 反应距离 x 制动距离

m 车辆质量 F 刹车制动力

L 十字路口长度 l 车辆长度

四、模型建立、分析与求解

红绿灯十字路口相位图:

若轮胎被抱死,则车辆的制动力主要由轮胎与地面的摩擦提供,有:

2

2-f d x

mg m dt

21f 2

mgx mv = 对于驾驶员发现绿灯闪烁,立即采取制动措施,未能在停止线前停下,则立即提速通过红绿灯路口,则通过的时间除驾驶员反应时间,车辆制动时间,还应包括车辆通过路口的时间。

若车轮不被抱死,则车辆的制动力主要由车辆刹车系统的卡钳与刹车盘的摩擦力提供,有:

22-fmg d x m dt

= 初始值为(0)0x =; 0|t dx v dt == ;解微分方程得21()2

x t gt vt =-+ v t fg = 车辆通过十字路口的时间:1l L

t v

+= 。 根据数据统计表明【1】,驾驶员的反应时间为1.5s ,汽车通过路口的法定速度

【2】为40km/h ,车长7m ,路口长度为30m ,草沙路面制动因素为0.8;带入数据得最终时间应为6s 左右。通过路口时间为1s 左右。

五、模型评价与改进

评价

对于问题中对闪烁时间的估计,现有的模型给出一个大约值,通过简化过程中受到的因素而建立起时间与路程,制动因素的关系;忽略了现实生活中,路况,天气的影响,刹车时,车辆悬挂系统,轮胎对刹车距离的影响。对于简单的估计红绿灯闪烁时间具有一定的数据能力,生活中非数字红绿灯变灯闪烁时间大约为

3s,与此模型最终计算结果来说,数据相符,通过路口时间可算入黄灯时间,而以大型车辆渣土车为计算模型,所得结果以求最大化。

改进

模型中简化最大的因素为刹车制动力,对于制动力大小,简单的以一个公式表达,而生活中,制动力的提供则相对复杂,不过可以引入,刹车卡钳的压力大

F与刹车片与刹车盘的摩擦因素 表小,将刹车制动力变为由卡钳的压力N

达,忽略卡钳与刹车盘摩擦生热而导致制动力下降,则可体现出,不同质量的车型具有不同的刹车距离。可向此反向改进,则更贴近实际情况。

【1】杨林汽车跟驰状态下驾驶员反应时间研究

【2】中华人民共和国道路交通安全法

【3】徐秋丽关于廊坊市交通拥堵问题的数学模型的探究

数学建模论文十字路口绿灯

江西师范高等专科学校 论文题目:十字路口绿灯亮30秒,最多可以通过多少辆汽车? 组长:肖根金学号:9015300135 班级:15数教1班 组员:叶强学号:9015300143 班级:15数教1班 组员:谭伟学号:9015300132 班级:15数教1班 2017年4月15日

目录 一、问题重述 (3) 1.1问题背景 (3) 1.2问题简述 (4) 二、模型假设 (4) 3.1 停车位模型 (5) 3.2 启动时间模型 (5) 3.3 行驶模型 (5) 三、模型建立 (5) 四、模型求解 (5) 五、模型的检验与应用 (6) 5.1调查一个路口有关红绿灯的数据验证模型是否正确 5.2分析绿灯亮后,汽车开始以最高限速穿过路口的时间 5.3给出穿过路口汽车的数量n随时间t变化的数学模型 六、模型的评价 (6) 6.1 模型的优点 (6) 6.2 模型的缺点 (7) 参考文献

一、问题重述 1.1问题背景 随着经济和社会快速发展,我国城市道路建设增多,出行车辆增加,城市交通进入了快速发展阶段,城市交通的几个问题,即交通阻塞、交通事故、公共交通问题城市,道路交通问题日益突出.,为城市交通建设和路网规划提供方案和依据,达到优化城市道路交通状况的目的.因此我们针对于交通问题事故,将“十字路口绿灯亮30秒问题”单独列出以建模的形式来进行合理的规划,让十字路口的交通,更安全。在每年的节假时间里,有很多的人喜欢去旅游,交通的拥挤阻塞已经是很大问题,好多事故的发生。这是我们不愿意见到的事实。“十字路口绿灯亮30时间”对于现在的这个新时代的我们来说,城市的汽车车水马龙,它的合理设计是十分重要的。在交通管理中,绿灯的作用是为了维持交通秩序。在十字路口行驶的车辆中,主要因素是机动车辆,驶近交叉路口的驾驶员,在看到绿色信号后要通过路口。利用数学模型解决绿灯在十字路口亮30秒的问题,可以减少交通事故的发生,也相对合理的运用社会科学知识解决实际问题。某一天一个式子路口的绿灯灯亮30秒,那么能通过几辆汽车呢? 1.2问题简述 因为十字路口的交通现象较复杂,通过路口的车辆的多少依赖于路面上汽车的型号,数量和它们的行驶速度和方向以及同时穿过路口的非机动车辆的行人的状态等因素有关,因此,我们在求解“十字路

数学建模,红绿灯闪烁模型

建模实习作业题 之红绿灯闪烁模型班级:计算1502

交通管理中非数字灯闪烁时间模型 摘要 本文在了解过车辆通过红绿灯所遇见的情况,以及对车型的分析下,重点通过常微分方程建立起时间,刹车距离,以及刹车制动因素相关的数学模型。 在问题中对红绿灯灯应闪烁时间做出等价转换,闪烁的意图是让车辆在黄灯前停在停止线前,对于影响车辆刹车距离的因素主要由车辆制动力控制,闪烁时间应为驾驶员观察到信号变换反应的时间与驾驶员制动使车辆停在停车线所需时间之和。在法定通过红绿灯的速度下对大型车辆进行讨论,因为小型车辆制动距离明显小于大型载货汽车。 对于模型的评价,本文采用与实际生活中数据以及对车辆理论数据进行对比,以此检验模型建立的合理性及正确性。 最后,本文分析了现有模型的缺陷,并提出进一步改进方法,使之与贴合生活方面进一步。 【关键词】微分方程;刹车制动力;制动因素

目录 一、问题重 述………………………………………………………………………………… …4 二、基本假 设………………………………………………………………………………… …4 三、符号说 明………………………………………………………………………………… …4 四、模型建立、分析与求 解 (5) 五、模型评价与改 进 (6) 六、参考文 献 (7)

一、问题重述 从2013年元月一日,国家开始实行新的交通法规。在十字路口的交通管理中,最大而且最有争议的改变是闯黄灯。在以前的交规中,亮红灯之前要亮一段时间黄灯,这是为了让那些行驶在十字路口或距十字路口太近以致无法停下来的车辆通过路口.现在规定闯黄灯也是违规行为,为了不违反交通法规,对有时间数字的交通灯,司机根据时间数字可以提前对自己的行动作出决策,但还有很多交通灯是非数字的,这就不可避免的对司机的判断造成障碍,为此,非数字的交通灯在变灯前加入了闪烁,以提醒司机。为了让司机在十字路口有足够的时间决定过不过马路,请你考察实际生活中的道路,给出最佳的闪烁时间。 二、基本假设 1.假设刹车途中,刹车制动力恒定 2.行驶过程中没有意外事故

数学建模实验报告第十一章最短路问答

实验名称:第十一章最短路问题 一、实验内容与要求 掌握Dijkstra算法和Floyd算法,并运用这两种算法求一些最短路径的问题。 二、实验软件 MATLAB7.0 三、实验内容 1、在一个城市交通系统中取出一段如图所示,其入口为顶点v1,出口为顶点v8,每条弧段旁的数字表示通过该路段所需时间,每次转弯需要附加时间为3,求v1到v8的最短时间路径。 V1 1 V2 3 V3 1 V5 6 V6 V4 2 V7 4 V8

程序: function y=bijiaodaxiao(f1,f2,f3,f4) v12=1;v23=3;v24=2;v35=1;v47=2;v57=2;v56=6;v68=3;v78=4; turn=3; f1=v12+v23+v35+v56+turn+v68; f2=v12+v23+v35+turn+v57+turn+v78; f3=v12+turn+v24+turn+v47+v78; f4=v12+turn+v24+v47+turn+v57+turn+v56+turn+v68; min=f1; if f2

f4 实验结果: v1到v8的最短时间路径为15,路径为1-2-4-7-8. 2、求如图所示中每一结点到其他结点的最短路。V110 V3V59 V6

floy.m中的程序: function[D,R]=floyd(a) n=size(a,1); D=a for i=1:n for j=1:n R(i,j)=j; end end R for k=1:n for i=1:n for j=1:n if D(i,k)+D(k,j)

数学建模 红绿灯问题

十字路口红绿灯的合理设置 陈金康 检索词:红绿灯设置、红绿灯周期 一、问题的提出 作为城市交通的指挥棒,红绿灯对交通的影响起着决定性作用。如果红绿灯的设置不合理,不仅会影响到交通秩序;还有可能会影响到行人和自行车的安全。 目前杭城还有很多路口的红绿灯设置存在一些不合理的因素,我们以古墩路一个路口(界于天目山路和文苑路之间)的红绿灯设置为例,该路口是刚开通的,交管部门对路况和车流量的研究还不是很成熟,因此红绿灯的设置存在一些问题。该路口的车流量相对比较小,有几个方向的车流量特别小,但绿灯时间设置太长,经常出现路口空荡荡但是车辆必须长时间等待的情况;同时在这样的路口,右转红灯显得有些多余。另外,该路口不同时段的红绿灯设置没有什么区别,显然这是非常不合理的。 下面我们就针对该路口来研究一下红绿灯设置的合理方案。我们主要研究两个方面:红绿灯周期的设置以及一个周期内各个方面开绿灯的时间。 二、模型的建立 1、红绿灯周期 从《道路交通自动控制》中,我们可以找到有关红绿信号灯的最佳周期公式: s q L C ∑ -+= 15 其中 : C 为周期时间。 相位:同时启动和终止的若干股车流叫做一个相位。 L 为一个周期内的总损失时间。每一相位的损失时间I=启动延迟时间-结束滞后时间;而整个周期的总损失时间为各个相位总损失时间的和加上各个绿灯间隔时间R 。(通俗地讲,启动延迟时间即司机看到绿灯到车子启动的反应时间,结束滞后时间即绿灯关闭到最后一辆车通过的时间。) 即R I L +∑= q 为相应相位的车流量 s 为相应相位的饱和车流量。(当车辆以大致稳定的流率通过路口时,该流率即该相位的饱和车流量。) 2、南北方向和东西方向开绿灯时间的分配 不妨忽略黄灯,将交通信号灯转换的一个周期取作单位时间,又设两个方向的车流量是稳定和均匀的,不考虑转弯的情形。

数学建模中的图论方法

数学建模中的图论方法 一、引言 我们知道,数学建模竞赛中有问题A和问题B。一般而言,问题A是连续系统中的问题,问题B是离散系统中的问题。由于我们在大学数学教育内容中,连续系统方面的知识的比例较大,而离散数学比例较小。因此很多人有这样的感觉,A题入手快,而B题不好下手。 另外,在有限元素的离散系统中,相应的数学模型又可以划分为两类,一类是存在有效算法的所谓P类问题,即多项式时间内可以解决的问题。但是这类问题在MCM中非常少见,事实上,由于竞赛是开卷的,参考相关文献,使用现成的算法解决一个P类问题,不能显示参赛者的建模及解决实际问题能力之大小;还有一类所谓的NP问题,这种问题每一个都尚未建立有效的算法,也许真的就不可能有有效算法来解决。命题往往以这种NPC问题为数学背景,找一个具体的实际模型来考验参赛者。这样增加了建立数学模型的难度。但是这也并不是说无法求解。一般来说,由于问题是具体的实例,我们可以找到特殊的解法,或者可以给出一个近似解。 图论作为离散数学的一个重要分支,在工程技术、自然科学和经济管理中的许多方面都能提供有力的数学模型来解决实际问题,所以吸引了很多研究人员去研究图论中的方法和算法。应该说,我们对图论中的经典例子或多或少还是有一些了解的,比如,哥尼斯堡七桥问题、中国邮递员问题、四色定理等等。图论方法已经成为数学模型中的重要方法。许多难题由于归结为图论问题被巧妙地解决。而且,从历年的数学建模竞赛看,出现图论模型的频率极大,比如: AMCM90B-扫雪问题; AMCM91B-寻找最优Steiner树; AMCM92B-紧急修复系统的研制(最小生成树) AMCM94B-计算机传输数据的最小时间(边染色问题) CMCM93B-足球队排名(特征向量法) CMCM94B-锁具装箱问题(最大独立顶点集、最小覆盖等用来证明最优性) CMCM98B-灾情巡视路线(最优回路) 等等。这里面都直接或是间接用到图论方面的知识。要说明的是,这里图论只是解决问题的一种方法,而不是唯一的方法。 本文将从图论的角度来说明如何将一个工程问题转化为合理而且可求解的数学模型,着重介绍图论中的典型算法。这里只是一些基础、简单的介绍,目的在于了解这方面的知识和应用,拓宽大家的思路,希望起到抛砖引玉的作用,要掌握更多还需要我们进一步的学习和实践。

交通路口红绿灯__数学建模

交通路口红绿灯 十字路口绿灯亮30秒,最多可以通过多少辆汽车?一问题重述 因为十字路口的交通现象较复杂,通过路口的车辆的多少依赖于路面上汽车的型号,数量和它们的行驶速度和方向以及同时穿过路口的非机动车辆的行人的状态等因素有关,因此,我们在求解“十字路口绿灯亮30秒,最多可以通过多少辆汽车”时应综合考虑各方面因素二模型假设 (1)十字路的车辆穿行秩序良好不会发生阻塞; (2)所有车辆都是直行穿过路口,不拐弯行驶,并且仅考虑马路一侧的车辆。 (3)所有车辆长度相同,并且都是从静止状态开始匀加速启动; (4)红灯下等侍的每辆相邻车之间的距离相等; (5)前一辆车启动后同后一辆车启动的延迟时间相等。 另外在红灯下等侍的车队足够长,以至排在队尾的司机看见绿灯又转为红灯时仍不能通过路口。 参数,变量:车长L,车距D,加速度a,启动延迟T,在时刻 t 第n 辆车的位置 S n(t) 用数轴表示车辆行驶道路,数轴的正向为汽车行驶方向, 数轴原点为红绿灯的位置。于是, 当S n(30)>0时, 表明在第30秒第n辆车已通过红绿灯,否则,结论相反。

三模型建立 1.停车位模型: S n(0)=–(n-1)(L+D) 2. 启动时间模型: t n =(n-1)T 3. 行驶模型: S n(t)=S n(0)+1/2 a (t-t n) 2, t>t n 参数估计 L=5m,D=2m,T=1s,a=2m/s 四模型求解 解: S n(30)=-7(n-1)+(30-(n-1))2>0 得 n≤19 且 t19=18<30=t 成立。 答案: 最多19辆车通过路口. 改进:考虑到城市车辆的限速,在匀加速运动启动后,达到最高限速后,停止加速, 按最高限速运动穿过路口。 最高限速:校园内v*=15公里/小时=4米/秒,长安街上v*=40公里/小时=11米/秒,环城路上 v*=60公里/小时=17米/秒 取最高限速 v*=11m/s,达到最高限速时间t n*=v* /a+t n =5.5+n-1 限速行驶模型: S n(t)=S n(0)+1/2 a(t n *–t n )2+v*(t-t n*), t>t n* =S n(0)+1/2 a (t-t n) 2, t n*>t>t n = S n(0) t n>t 解:S n(30)=-7(n-1)+(5.5)2+11(30-5.5-(n-1))>0 得 n≤17 且 t17 * =5.5+16=21.5<30=t 成立。 结论: 该路口最多通过17辆汽车.

数学建模--交通问题

摘要 近年来随着机动车辆的迅猛增长,城市道路的交通压力日渐增大,各大城市对旧城改造及城市道路建设的投入也不断扩大,交通拥挤问题却仍旧日益严重。因此,科学全面地分析和评价城市的绩效,进而找到适合我国的城市交通规划模式,已成为我国城市交通迫切需要解决的课题。 本文通过大量查阅城市交通绩效评价指标,结合目前我国交通发展现状,以兰州为例,首先建立了绩效评价指标的层次结构模型,确定了目标层,准则层(一级指标),子准则层(二级指标)。 其次,建立评价集V=(优,良,中,差)。对于目标层下每个一级评价指标下相对于第m 个评价等级的隶属程度由专家的百分数u 评判给出,即U =[0,100]应用模糊统计建立它们的隶属函数A(u), B(u), C(u) ,D(u),最后得出目标层的评价矩阵Ri ,(i=1,2,3,4,5)。利用A,B 两城相互比较法,根据实际数据建立二级指标对于相应一级指标的模糊判断矩阵P i (i=1,2,3,4,5) 然后,我们经过N 次试验调查,明确了各层元素相对于上层指标的重要性排序,构造模糊判断矩阵P ,利用公式 1 ,ij ij n kj k u u u ==∑ 1 ,n i ij j w u ==∑ 1 ,i i n j j w w w ==∑ []R W R W R W R W R W W R W O 5544332211,,,,==计算出权重值,经过一致性检验公式RI CI CR = 检验后,均有0.1CR <,由此得出各层次的权向量()12,,T n W W W W =K 。然后后, 给出建立绩效评价模型(其中O 是评价结果向量),应用模糊数学中最大隶属度原则,对被评价城市交通的绩效进行分级评价。 接着,为了优化兰州安宁区道路交通,我们建立了评价城市交通的指标体系,继而构造模糊判断矩阵P ,计算出相应的权重值。我们挑选了道路因素进行优化,以主干道利用率约束、红绿灯效率约束、公交站点数目约束、非负约束为约束条件建立了安宁区道路交通优化方案的权系数模型,最后利用实际测算数据给出最终优化模型,提出合理化的优化建议,希望能为更好的建设兰州交通体系作出贡献。 关键词:城市交通 层次分析 模糊综合评判 绩效评价 隶属度

数学建模中常见的十大模型

数学建模常用的十大算法==转 (2011-07-24 16:13:14) 转载▼ 1. 蒙特卡罗算法。该算法又称随机性模拟算法,是通过计算机仿真来解决问题的算法,同时可以通过模拟来检验自己模型的正确性,几乎是比赛时必用的方法。 2. 数据拟合、参数估计、插值等数据处理算法。比赛中通常会遇到大量的数据需要处理,而处理数据的关键就在于这些算法,通常使用MA TLAB 作为工具。 3. 线性规划、整数规划、多元规划、二次规划等规划类算法。建模竞赛大多数问题属于最优化问题,很多时候这些问题可以用数学规划算法来描述,通常使用Lindo、Lingo 软件求解。 4. 图论算法。这类算法可以分为很多种,包括最短路、网络流、二分图等算法,涉及到图论的问题可以用这些方法解决,需要认真准备。 5. 动态规划、回溯搜索、分治算法、分支定界等计算机算法。这些算法是算法设计中比较常用的方法,竞赛中很多场合会用到。 6. 最优化理论的三大非经典算法:模拟退火算法、神经网络算法、遗传算法。这些问题是用来解决一些较困难的最优化问题的,对于有些问题非常有帮助,但是算法的实现比较困难,需慎重使用。 7. 网格算法和穷举法。两者都是暴力搜索最优点的算法,在很多竞赛题中有应用,当重点讨论模型本身而轻视算法的时候,可以使用这种暴力方案,最好使用一些高级语言作为编程工具。 8. 一些连续数据离散化方法。很多问题都是实际来的,数据可以是连续的,而计算机只能处理离散的数据,因此将其离散化后进行差分代替微分、求和代替积分等思想是非常重要的。 9. 数值分析算法。如果在比赛中采用高级语言进行编程的话,那些数值分析中常用的算法比如方程组求解、矩阵运算、函数积分等算法就需要额外编写库函数进行调用。 10. 图象处理算法。赛题中有一类问题与图形有关,即使问题与图形无关,论文中也会需要图片来说明问题,这些图形如何展示以及如何处理就是需要解决的问题,通常使用MA TLAB 进行处理。 以下将结合历年的竞赛题,对这十类算法进行详细地说明。 以下将结合历年的竞赛题,对这十类算法进行详细地说明。 2 十类算法的详细说明 2.1 蒙特卡罗算法 大多数建模赛题中都离不开计算机仿真,随机性模拟是非常常见的算法之一。 举个例子就是97 年的A 题,每个零件都有自己的标定值,也都有自己的容差等级,而求解最优的组合方案将要面对着的是一个极其复杂的公式和108 种容差选取方案,根本不可能去求解析解,那如何去找到最优的方案呢?随机性模拟搜索最优方案就是其中的一种方法,在每个零件可行的区间中按照正态分布随机的选取一个标定值和选取一个容差值作为一种方案,然后通过蒙特卡罗算法仿真出大量的方案,从中选取一个最佳的。另一个例子就是去年的彩票第二问,要求设计一种更好的方案,首先方案的优劣取决于很多复杂的因素,同样不可能刻画出一个模型进行求解,只能靠随机仿真模拟。 2.2 数据拟合、参数估计、插值等算法 数据拟合在很多赛题中有应用,与图形处理有关的问题很多与拟合有关系,一个例子就是98 年美国赛A 题,生物组织切片的三维插值处理,94 年A 题逢山开路,山体海拔高度的插值计算,还有吵的沸沸扬扬可能会考的“非典”问题也要用到数据拟合算法,观察数据的

数学建模运输问题

运输问题 摘要 本文主要研究的是货物运输的最短路径问题,利用图论中的Floyd算法、Kruskal算法,以及整数规划的方法建立相关问题的模型,通过matlab,lingo编程求解出最终结果。 关于问题一,是一个两客户间最短路程的问题,因此本文利用Floyd算法对其进行分析。考虑到计算的方便性,首先,我们将两客户之间的距离输入到网络权矩阵中;然后,逐步分析出两客户间的最短距离;最后,利用Matlab软件对其进行编程求解,运行得到结果:2-3-8-9-10总路程为85公里。 关于问题二,运输公司分别要对10个客户供货,必须访问每个客户,实际上是一个旅行商问题。首先,不考虑送货员返回提货点的情形,本文利用最小生成树问题中的Kruskal算法,结合题中所给的邻接矩阵,很快可以得到回路的最短路线: 1-5-7-6-3-4-8-9-10-2;然后利用问题一的Floyd算法编程,能求得从客户2到客户1(提货点)的最短路线是:2-1,路程为50公里。即最短路线为:1-5-7-6-3-4-8-9-10-2-1。但考虑到最小生成树法局限于顶点数较少的情形,不宜进一步推广,因此本文建立以路程最短为目标函数的整数规划模型;最后,利用LINGO软件对其进行编程求解,求解出的回路与Kruskal算法求出的回路一致。 关于问题三,是在每个客户所需固定货物量的情况下,使得行程之和最短。这样只要找出两条尽可能短的回路,并保证每条线路客户总需求量在50个单位以内即可。因此我们在问题二模型的基础上进行改进,以货车容量为限定条件,建立相应的规划模型并设计一个简单的寻路算法,对于模型求解出来的结果,本文利用Kruskal算法结合题中所给的邻接矩阵进行优化。得到优化结果为:第一辆车:1-5-2-3-4-8-9-1,第二辆车:1-7-6-9-10-1,总路程为280公里。 关于问题四,在问题一的基础上我们首先用Matlab软件编程确定提货点到每个客户点间的最短路线,然后结合一些限定条件建立一个目标模型,设计一个较好的解决方案进行求解可得到一种很理想的运输方案。根据matlab运行结果分析得出4条最优路线分别为:1-5-2,1-4-3-8,1-7-6,1-9-10。最短总路线为245公里,最小总费用为645。 关键词: Floyd算法 Kruskal算法整数规划旅行商问题 一、问题重述 某运输公司为10个客户配送货物,假定提货点就在客户1所在的位置,从第i个客户到第j个客户的路线距离(单位公里)用下面矩阵中的(,) i j(,1,,10) i j=位置上的数表示(其中∞表示两个客户之间无直接的路线到达)。 1、运送员在给第二个客户卸货完成的时候,临时接到新的调度通知,让他先给客户10送 货,已知送给客户10的货已在运送员的车上,请帮运送员设计一个到客户10的尽可能短的行使路线(假定上述矩阵中给出了所有可能的路线选择)。 2、现运输公司派了一辆大的货车为这10个客户配送货物,假定这辆货车一次能装满10个 客户所需要的全部货物,请问货车从提货点出发给10个客户配送完货物后再回到提货点所行使的尽可能短的行使路线?对所设计的算法进行分析。 3、现因资源紧张,运输公司没有大货车可以使用,改用两辆小的货车配送货物。每辆小

数学建模模拟题,图论,回归模型,聚类分析,因子分析等 (48)

第11章第2题 摘要 本题分析4 种化肥和3 个小麦品种对小麦产量的影响,以及二者交互作用对小麦产量的影响,可视为两因素方差分析,即化肥和小麦品种两个因素,4种化肥可看作是化肥的四个不同水平,3个小麦品种也可以看作是小麦品种的三个不同水平。 试验的目的是分析化肥的四个不同水平以及小麦品种的三个不同水平对小麦产量有无显着性影响。 关键词:方差分析显着性化肥种类小麦品种

一.问题重述 为了分析4 种化肥和3 个小麦品种对小麦产量的影响,把一块试验田等分成36个小块,分别对3种种子和四种化肥的每一种组合种植3 小块田,产量如表1所示(单位公斤),问不同品种、不同种类的化肥及二者的交互作用对小麦产量有无显着影响。 二.问题分析 本题意在分析四种化肥和三种小麦品种对小麦产量的影响,以及二者交互作用对小麦产量的影响,为两因素方差分析问题,即化肥和小麦品种两个因素,4种化肥可看作是化肥的四个不同水平,3个小麦品种也可以看作是小麦品种的三个不同水平。通过对这两种因素的不同水平及交互作用的分析,从而分析 4 种化肥和3 个小麦品种对小麦产量的影响。 三.模型假设 1.假设只有化肥种类和小麦品种两个因素,其他因素对试验结果不构成影响。 2.假设不存在数据记录错误。 3.假设每一块试验田本身各项指标相同,不会影响结果。 四.符号说明 数字1,2,3,4——不同的化肥种类 数字1,2,3——不同的小麦品种 五.模型建立 将化肥种类和小麦品种视为两个因素,四种化肥种类看作是化肥种类的四个不同水平,三个小麦品种看作是小麦品种的三个不同水平,将表1的数据进行整理,如表2所示。

六.模型求解 将表2数据导入到spss软件中,进行两因素方差检验,得到结果如下:表3

数学建模模最短路

基于最短路问题的研究及应用令狐采学 姓名:Fanmeng 学号: 指导老师:

摘要 最短路问题是图论中的一大问题,对最短路的研究在数学建模和实际生活中具有很重要的实际意义,介绍最短路问题的定义及这类问题的解决办法Dijkstra算法,并且能够在水渠修建实例运用到此数学建模的方法,为我们解决这类图论问题提供了基本思路与方法。 关键字数学建模最短路问题Dijkstra算法水渠修建。

目录 第一章.研究背景1 第二章.理论基础2 2.1 定义2 2.2 单源最短路问题Dijkstra求解:2 2.2.1 局限性2 2.2.2 Dijkstra算法求解步骤2 2.2.3 时间复杂度2 2.3 简单样例3 第三章.应用实例4 3.1 题目描述4 3.2 问题分析4 3.3符号说明4 3.4 模型假设5 3.5模型建立与求解5 3.5.1模型选用5 3.5.2模型应用及求解5 3.6模型评价5 第四章. 参考文献5 第五章.附录6

第一章.研究背景 在现实生活中中,我们经常会遇到图类问题,图是一种有顶点和边组成,顶点代表对象,在示意图中我们经常使用点或者原来表示,边表示的是两个对象之间的连接关系,在示意图中,我们使用连接两点G点直接按的下端来表示。顶点的集合是V,边的集合是E的图记为G[V,E] ,连接两点u和v的边用e(u,v)表示[1]。最短问题是图论中的基础问题,也是解决图类问题的有效办法之一,在数学建模中会经常遇到,通常会把一个实际问题抽象成一个图,然后来进行求的接任意两点之间的最短距离。因此掌握最短路问题具有很重要的意义。

第二章.理论基础 2.1 定义 最短路问题(short-path problem ):若网络中的每条边都有一个数值(长度、成本、时间等),则找出两节点,(通常是源节点和目标节点)之间总权和最小的路径就是最短路问题。最短路问题是网络理论解决的典型问题之一,可用来解决管道铺设,线路安装,厂区布局和设备更新等实际问题[2]。 2.2 单源最短路问题Dijkstra 求解: 2.2.1局限性 Dijkstra 算法不能够处理带有负边的图,即图中任意两点之间的权值必须非负。 2.2.2Dijkstra 算法求解步骤 (1).先给图中的点进行编号,确定起点的编号。 (2).得到图的构成,写出写出图的矩阵 0000(,)(,) (,) (,) n n n n u u u u G u u u u = (3).根据要求求出发点S 到终点E 的最短距离,那么需要从当前没被访问过的结点集合 unvist={u | u {1,2,3...}}n ∈中找到一个距离已经标记的点的集合中vist={u | u {1,2,3...}}n ∈的最短距离,得到这个顶点; (4).利用这个顶点来松弛其它和它相连的顶点距离S 的值 (5).重复步骤(2)和(3),直到再也没有点可以用来松弛其它点,这样我们就得到了由起点S 到其它任意点的最短距离。 2.2.3时间复杂度 时间复杂度达到 2 ()O N

数据建模目前有两种比较通用的方式

数据建模目前有两种比较通用的方式1983年,数学建模作为一门独立的课程进入我国高等学校,在清华大学首次开设。1987年高等教育出版社出版了国内第一本《数学模型》教材。20多年来,数学建模工作发展的非常快,许多高校相继开设了数学建模课程,我国从1989年起参加美国数学建模竞赛,1992年国家教委高教司提出在全国普通高等学校开展数学建模竞赛,旨在“培养学生解决实际问题的能力和创新精神,全面提高学生的综合素质”。近年来,数学模型和数学建模这两个术语使用的频率越来越高,而数学模型和数学建模也被广泛地应用于其他学科和社会的各个领域。本文主要介绍了数学建模中常用的方法。 一、数学建模的相关概念 原型就是人们在社会实践中所关心和研究的现实世界中的事物或对象。模型是指为了某个特定目的将原型所具有的本质属性的某一部分信息经过简化、提炼而构造的原型替代物。一个原型,为了不同的目的可以有多种不同的模型。数学模型是指对于现实世界的某一特定对象,为了某个特定目的,进行一些必要的抽象、简化和假设,借助数学语言,运用数学工具建立起来的一个数学结构。 数学建模是指对特定的客观对象建立数学模型的过程,是现实的现象通过心智活动构造出能抓住其重要且有用的特征的表示,常常是形象化的或符号的表示,是构造刻画客观事物原型的数学模型并用以分析、研究和解决实际问题的一种科学方法。 二、教学模型的分类 数学模型从不同的角度可以分成不同的类型,从数学的角度,按建立模型的数学方法主要分为以下几种模型:几何模型、代数模型、规划模型、优化模型、微分方程模型、统计模型、概率模型、图论模型、决策模型等。 三、数学建模的常用方法 1.类比法 数学建模的过程就是把实际问题经过分析、抽象、概括后,用数学语言、数学概念和数学符号表述成数学问题,而表述成什么样的问题取决于思考者解决问题的意图。类比法建模一般在具体分析该实际问题的各个因素的基础上,通过联想、归纳对各因素进行分析,并且与已知模型比较,把未知关系化为已知关系,

数学建模图论模型图论

§1 最小生成树 1.1 生成树的概念 设图G=(V,E)是一个连通图,当从图中任一顶点出发遍历图G时,将边集E(G)分成两个集合A(G)和B(G)。其中A(G)是遍历图时所经过的边的集合,B(G)是遍历图时未经过的边的集合。显然,G1=(V,A)是图G的子图,则称子图G1是连通图G的生成树。图的生成树不是惟一的。如对图1(a),当按深度和广度优先搜索法进行遍历就可以得到图1中(b)和(c)的两棵不同的生成树,并分别称之为深度优先生成树和广度优先生成树。 对于有n个顶点的连通图,至少有n-1条边,而生成树中恰好有n-1条边,所以连通图的生成树是该图的极小连通子图。若图G的生成树中任意加一条边属于边集B(G)中的边,则必然形成回路。 求解生成树在许多领域有实际意义。例如,对于供电线路或煤气管道的铺设问题,即假设要把n个城市联成一个供电或煤气管道网络,则需要铺设n-1条线路。任意两城市间可铺设一条线路,n个城市间最多可能铺设n(n-1)/2条线路,各条线路的造价一般是不同的。一个很实际的问题就是如何在这些可能的线路中选择n-1条使该网络的建造费用最少,这就是下面要讨论的最小生成树问题。 1.2 网的最小生成树 在前面我们已经给出图的生成树的概念。这里来讨论生成树的应用。 假设,要在n个居民点之间敷设煤气管道。由于,在每一个居民点与其余n-1个居民点之间都可能敷设煤气管道。因此,在n个居民点之间,最多可能敷设n(n-1)/2条煤气管道。然而,连通n个居民点之间的管道网络,最少需要n-1条管道。也就是说,只需要n-1条管道线路就可以把n个居民点间的煤气管道连通。另外,还需进一步考虑敷设每一条管道要付出的经济代价。这就提出了一个优选问题。即如何在n(n-1)/2条可能的线路中优选n-1条线路,构成一个煤气管道网络,从而既能连通n个居民点,又能使总的花费代价最小。 解决上述问题的数学模型就是求图中网的最小生成树问题。把居民点看作图的顶点,把居民点之间的煤气管道看作边,而把敷设各条线路的代价当作权赋给相应的边。这样,便构成一个带权的图,即网。对于一个有n个顶点的网可以生成许多互不相同的生成树,每一棵生成树都是一个可行的敷设方案。现在的问题是应寻求一棵所有边的权总和为最小的生成树。

数学建模——交通管理问题

190 实验十 交通管理问题 【实验目的】 1.了解微分方程的一些基本概念。 2.初步掌握微分方程模型建立、求解的基本方法和步骤。 3.学习掌握用MA TLAB 软件中相关命令求解常微分方程的解析解。 【实验内容】 在城市道路的十字路口,都会设置红绿交通灯。为了让那些正行驶在交叉路口或离交叉路口太近而又无法停下的车辆通过路口,红绿灯转换中间还要亮起一段时间的黄灯。对于一名驶近交叉路口的驾驶员来说,万万不可处于这样进退两难的境地:要安全停车但又离路口太近;要想在红灯亮之前通过路口又觉得距离太远。那么,黄灯应亮多长时间才最为合理呢? 已知城市道路法定速度为0v ,交叉路口的宽度为I ,典型的车身长度统一定为L ,一般情况下驾驶员的反应时间为T ,地面的磨擦系数为μ。(假设I =9m ,L =4.5m ,μ=0.2,T =1s ) 【实验准备】 微分方程是研究函数变化过程中规律的有力工具,在科技、工程、经济管理、人口、交通、生态、环境等各个领域有着广泛的应用。如在研究牛顿力学、热量在介质中的传播、抛体运动、化学中液体浓度变化、人口增长预测、种群变化、交通流量控制等等过程中,作为研究对象的函数,常常要和函数自身的导数一起,用一个符合其内在规律的方程,即微分方程来加以描述。 1.微分方程的基本概念 未知的函数以及它的某些阶的导数连同自变量都由一已知方程联系在一起的方程称为微分方程。如果未知函数是一元函数,称为常微分方程。如果未知函数是多个变量的函数,称为偏微分方程。联系一些未知函数的多个微分方程称为微分方程组。微分方程中出现的未知函数的导数的最高阶数称为微分方程的阶。若方程中未知函数及其各阶导数都是一次的,称为线性常微分方程,一般表示为 )(n y +)1(1)(-n y t a +…+'1)(y t a n -+y t a n )(=)(t b (1) 若(1)式中系数)(t a i (i =1,2,…,n )均与t 无关,称之为常系数(或定常、自治、时不变)的。 建立微分方程模型要根据研究的问题作具体的分析。一般有以下三种方法: 根据规律建模:在数学、力学、物理、化学等学科中已有许多经过实践检验的规律和定律,如牛顿运动定律、基尔霍夫电流及电压定律、物质的放射性规律、曲线的切线的性质等,这些都涉及某些函数的变化率。我们可以根据相应的规律,列出常微分方程。 微元法建模:利用微积分的分析法建立常微分方程模型,实际上是寻求一些微元之间的关系式,在建立这些关系式时也要用到已知的规律或定理。与第一种方法不同之处在于这里不是直接对未知函数及其导数应用规律和定理来求关系式,而是对某些微元来应用规律。 模拟近似法建模:在社会科学、生物学、医学、经济学等学科的实践中,常常要用模拟近似法来建立微分方程模型。这是因为,上述学科中的一些现象的规律性我们还不是很清楚,

数学建模 绿色波浪红绿灯

评分栏 1、设计"绿色波浪"红绿灯 摘要: 本文主要研究交通问题中的“绿色波浪”线控模型,把主干道相邻交通交通信号联 动起来,通过对其距离和信号周期的分析,给出“时间-距离”图,利用图解法对简单系 统优化求解;提出对复杂系统的数值计算法,用精确的数值进一步研究红绿灯控制问题, 并实地考察从哈尔滨秋林公司到太平桥各路口的实际情况,采集了数据,用此法给出了对 此路段的“绿色波浪”红绿灯的设计方案。从而政府可以逐渐改变道路的结构和尽可能多 地设置“绿色波浪”道路,大大节约整个行车组的汽油消耗,改善环境。 一、问题重述 随着全球温室效应的加剧和石油资源的逐渐减少,很多国家都将节能减排 提到了政府工作的重要议事日程之中。城市拥堵的交通是造成汽油消耗和大量 尾气排放的重要元凶,而汽车在反复刹车减速和提速的过程中不但耗油量是正 常行驶的数倍以至十多倍,所排放的有害气体也是成倍增加。哈尔滨秋林公司 到太平桥路线,该路段长约4公里,但是地处繁华地带,红绿灯密集,一路上 有大约10多处红绿灯,行车缓慢经常拥堵,行车时间长达20分钟。需要依照“绿色波浪”想法设计一套红绿灯系统。在保证安全的前提下尽可能实现顺畅 通行,并在最后向司机写一份推广文,介绍想法做法,和司机应该如何顺利实 现“绿色波浪”。 二、问题的分析与假设 1、假设从秋林公司到太平桥这一段,马路的宽度相等、各向车道数相等。 2、假设此路段上车总量大于与其他交叉的其他路口的车流量。 3、从各个路口进入此路段的车流量等于注入此路口的车流量。即各个路 口对此路段的车流量没有影响,此路段与它们相交叉时自身的车流量不会改变。 4、假设此路段从西到东的车流量相等,而且两个方向汽车的平均速度相等。 5、信号灯只有红灯、绿灯两种,不考虑黄灯。 6、各个路口的信号周期(红灯+绿灯时间)相等。 7、不考虑转盘等设施,认为在这些路口仍然使用红绿灯。 三、模型的建立与求解 在提出模型之前,现进行符号说明和参数解释。

数学建模常用算法模型

数学模型的分类 按模型的数学方法分: 几何模型、图论模型、微分方程模型、概率模型、最优控制模型、规划论模型、马氏链模型等 按模型的特征分: 静态模型和动态模型,确定性模型和随机模型,离散模型和连续性模型,线性模型和非线性模型等 按模型的应用领域分: 人口模型、交通模型、经济模型、生态模型、资源模型、环境模型等。 按建模的目的分: 预测模型、优化模型、决策模型、控制模型等 一般研究数学建模论文的时候,是按照建模的目的去分类的,并且是算法往往也和建模的目的对应 按对模型结构的了解程度分: 有白箱模型、灰箱模型、黑箱模型等 比赛尽量避免使用,黑箱模型、灰箱模型,以及一些主观性模型。 按比赛命题方向分: 国赛一般是离散模型和连续模型各一个,2016美赛六个题目(离散、连续、运筹学/复杂网络、大数据、环境科学、政策) 数学建模十大算法 1、蒙特卡罗算法 (该算法又称随机性模拟算法,是通过计算机仿真来解决问题的算法,同时可以通过模拟可以来检验自己模型的正确性,比较好用的算法) 2、数据拟合、参数估计、插值等数据处理算法 (比赛中通常会遇到大量的数据需要处理,而处理数据的关键就在于这些算法,通常使用Matlab作为工具) 3、线性规划、整数规划、多元规划、二次规划等规划类问题 (建模竞赛大多数问题属于最优化问题,很多时候这些问题可以用数学规划算法来描述,通常使用Lindo、Lingo软件实现) 4、图论算法 (这类算法可以分为很多种,包括最短路、网络流、二分图等算法,涉及到图论的问题可以用这些方法解决,需要认真准备)

5、动态规划、回溯搜索、分治算法、分支定界等计算机算法 (这些算法是算法设计中比较常用的方法,很多场合可以用到竞赛中) 6、最优化理论的三大非经典算法:模拟退火法、神经网络、遗传算法 (这些问题是用来解决一些较困难的最优化问题的算法,对于有些问题非常有帮助,但是算法的实现比较困难,需慎重使用) 7、网格算法和穷举法 (当重点讨论模型本身而轻视算法的时候,可以使用这种暴力方案,最好使用一些高级语言作为编程工具) 8、一些连续离散化方法 (很多问题都是从实际来的,数据可以是连续的,而计算机只认的是离散的数据,因此将其离散化后进行差分代替微分、求和代替积分等思想是非常重要的) 9、数值分析算法 (如果在比赛中采用高级语言进行编程的话,那一些数值分析中常用的算法比如方程组求解、矩阵运算、函数积分等算法就需要额外编写库函数进行调用) 10、图象处理算法 (赛题中有一类问题与图形有关,即使与图形无关,论文中也应该要不乏图片的这些图形如何展示,以及如何处理就是需要解决的问题,通常使用Matlab进行处理) 算法简介 1、灰色预测模型(必掌握) 解决预测类型题目。由于属于灰箱模型,一般比赛期间不优先使用。 满足两个条件可用: ①数据样本点个数少,6-15个 ②数据呈现指数或曲线的形式 2、微分方程预测(高大上、备用) 微分方程预测是方程类模型中最常见的一种算法。近几年比赛都有体现,但其中的要求,不言而喻。学习过程中 无法直接找到原始数据之间的关系,但可以找到原始数据变化速度之间的关系,通过公式推导转化为原始数据的关系。 3、回归分析预测(必掌握) 求一个因变量与若干自变量之间的关系,若自变量变化后,求因变量如何变化; 样本点的个数有要求: ①自变量之间协方差比较小,最好趋近于0,自变量间的相关性小; ②样本点的个数n>3k+1,k为自变量的个数;

数学建模常用算法模型

按模型的数学方法分: 几何模型、图论模型、微分方程模型、概率模型、最优控制模型、规划论模型、马氏链模型等 按模型的特征分: 静态模型和动态模型,确定性模型和随机模型,离散模型和连续性模型,线性模型和非线性模型等 按模型的应用领域分: 人口模型、交通模型、经济模型、生态模型、资源模型、环境模型等。 按建模的目的分: 预测模型、优化模型、决策模型、控制模型等 一般研究数学建模论文的时候,是按照建模的目的去分类的,并且是算法往往也和建模的目的对应 按对模型结构的了解程度分: 有白箱模型、灰箱模型、黑箱模型等 比赛尽量避免使用,黑箱模型、灰箱模型,以及一些主观性模型。 按比赛命题方向分: 国赛一般是离散模型和连续模型各一个,2016美赛六个题目(离散、连续、运筹学/复杂网络、大数据、环境科学、政策) 数学建模十大算法 1、蒙特卡罗算法 (该算法又称随机性模拟算法,是通过计算机仿真来解决问题的算法,同时可以通过模拟可以来检验自己模型的正确性,比较好用的算法) 2、数据拟合、参数估计、插值等数据处理算法 (比赛中通常会遇到大量的数据需要处理,而处理数据的关键就在于这些算法,通常使用Matlab作为工具)

3、线性规划、整数规划、多元规划、二次规划等规划类问题 (建模竞赛大多数问题属于最优化问题,很多时候这些问题可以用数学规划算法来描述,通常使用Lindo、Lingo软件实现) 4、图论算法 (这类算法可以分为很多种,包括最短路、网络流、二分图等算法,涉及到图论的问题可以用这些方法解决,需要认真准备) 5、动态规划、回溯搜索、分治算法、分支定界等计算机算法 (这些算法是算法设计中比较常用的方法,很多场合可以用到竞赛中) 6、最优化理论的三大非经典算法:模拟退火法、神经网络、遗传算法 (这些问题是用来解决一些较困难的最优化问题的算法,对于有些问题非常有帮助,但是算法的实现比较困难,需慎重使用) 7、网格算法和穷举法 (当重点讨论模型本身而轻视算法的时候,可以使用这种暴力方案,最好使用一些高级语言作为编程工具) 8、一些连续离散化方法 (很多问题都是从实际来的,数据可以是连续的,而计算机只认的是离散的数据,因此将其离散化后进行差分代替微分、求和代替积分等思想是非常重要的) 9、数值分析算法 (如果在比赛中采用高级语言进行编程的话,那一些数值分析中常用的算法比如方程组求解、矩阵运算、函数积分等算法就需要额外编写库函数进行调用)10、图象处理算法 (赛题中有一类问题与图形有关,即使与图形无关,论文中也应该要不乏图片的这些图形如何展示,以及如何处理就是需要解决的问题,通常使用Matlab进行处理) 算法简介 1、灰色预测模型(必掌握)

数学建模 图与网络模型及方法

第五章 图与网络模型及方法 §1 概论 图论起源于18世纪。第一篇图论论文是瑞士数学家欧拉于1736 年发表的“哥尼斯堡的七座桥”。1847年,克希霍夫为了给出电网络方程而引进了“树”的概念。1857年,凯莱在计数烷22 n n H C 的同分异构物时,也发现了“树”.哈密尔顿于1859年提出“周游世界”游戏,用图论的术语,就是如何找出一个连通图中的生成圈,近几十年来,由于计算机技术和科学的飞速发展,大大地促进了图论研究和应用,图论的理论和方法已经渗透到物理、化学、通讯科学、建筑学、生物遗传学、心理学、经济学、社会学等学科中。 图论中所谓的“图"是指某类具体事物和这些事物之间的联系.如果我们用点表示这些具体事物,用连接两点的线段(直的或曲的)表示两个事物的特定的联系,就得到了描述这个“图”的几何形象。图论为任何一个包含了一种二元关系的离散系统提供了一个数学模型,借助于图论的概念、理论和方法,可以对该模型求解。哥尼斯堡七桥问题就是一个典型的例子。在哥尼斯堡有七座桥将普莱格尔河中的两个岛及岛与河岸联结起来问题是要从这四块陆地中的任何一块开始通过每一座桥正好一次,再回到起点。当 然可以通过试验去尝试解决这个问题,但该城居民的任何尝试均未成功.欧拉为了解决 这个问题,采用了建立数学模型的方法.他将每一块陆地用一个点来代替,将每一座桥用连接相应两点的一条线来代替,从而得到一个有四个“点”,七条“线”的“图”.问题成为从任一点出发一笔画出七条线再回到起点。欧拉考察了一般一笔画的结构特点,给出了一笔画的一个判定法则:这个图是连通的,且每个点都与偶数线相关联,将这个判定法则应用于七桥问题,得到了“不可能走通”的结果,不但彻底解决了这个问题,而且开创了图论研究的先河. 图与网络是运筹学(Operat ions Research )中的一个经典和重要的分支,所研究的问题涉及经济管理、工业工程、交通运输、计算机科学与信息技术、通讯与网络技术等诸多领域.下面将要讨论的最短路问题、最大流问题、最小费用流问题和匹配问题等都是图与网络的基本问题. 我们首先通过一些例子来了解网络优化问题. 例1 最短路问题(SPP -shorte st pat h p rob lem ) 一名货柜车司机奉命在最短的时间内将一车货物从甲地运往乙地。从甲地到乙地的公路网纵横交错,因此有多种行车路线,这名司机应选择哪条线路呢?假设货柜车的运行速度是恒定的,那么这一问题相当于需要找到一条从甲地到乙地的最短路。 例2 公路连接问题 某一地区有若干个主要城市,现准备修建高速公路把这些城市连接起来,使得从其中任何一个城市都可以经高速公路直接或间接到达另一个城市.假定已经知道了任意两个城市之间修建高速公路的成本,那么应如何决定在哪些城市间修建高速公路,使得总

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