软容量约束的动态设施选址问题的近似算法

考虑软容量约束的动态设施选址问题.假设设施的开放费用及连接费用都与时间有关,而且每一个设施均有容量约束.对此问题给出了第一个近似比为6的原始对偶(组合)算法.运行贪婪增加程序后,近似比进一步改进到3.7052.     

设施选址问题的近似算法综述

设施选址问题是运筹学和理论计算机科学中的经典问题之一.本文介绍设施选址问题及其变形的近似算法设计与分析思想,并总结设施选址问题的研究中若干未解决的重要问题.     

带惩罚的动态设施选址问题的近似算法

本文研究带惩罚的动态设施选址问题,在该问题中假设不同时段内设施的开放费用、用户的需求及连接费用可以不相同,而且允许用户的需求不被满足,但是要有惩罚.对此问题我们给出了第-个近似比为1.8526的原始对偶(组合)算法.     

平方度量动态设施选址问题的近似算法

研究了单阶段度量设施选址问题的推广问题平方度量动态设施选址问题. 研究中首先利用原始对偶技巧得到 9-近似算法, 然后利用贪婪增广技巧将近似比改进到2.606, 最后讨论了该问题的相应变形问题.     

带有线性惩罚的鲁棒k-种产品设施选址问题的近似算法

$k$-种产品设施选址问题是指存在一组客户和一组可以建设设施的地址。现有$k$种不同的产品,每一客户均需要$k$种不同的产品,且每一设施最多只能生产一种产品。问题的要求是从若干地址中选择一组地址来建立设施,对所要建立的设施指定其生产的产品,并为每一个客户提供一组指派确保每一客户都有$k$个设施来为其提供$k$种不同的产品,使得设施建设费用与运输费用之和最小。对于$k$-种产品设施选址问题,我们通常简写为$k$-PUFLP,其中,当所有设施建设费用为0时,记为$k$-PUFLPN。本文对$k$-PUFLPN进行线性舍入,通过分析最优分数解特殊结构,当$k\geq 3$时分析算法将$k$-PUFLPN的近似比从$\frac{3k}{2}-1$提升到了$\frac{3k}{2}-\frac{3}{2}$。鲁棒$k$-种产品设施选址问题是指在该问题中,最多有$q$个客户可以不被服务。我们首次对无容量限制下建设费用为0时的鲁棒$k$-种产品选址问题建立模型,当$k\geq 3$,得到了$\frac{3k}{2}-\frac{3}{2}$近似算法。对顾客伴有线性惩罚的鲁棒$k$-种产品设施选址问题,本文同时考虑异常值与惩罚性,利用$k$-PUFLPN中最优整数解与最优分数解的关系,得到了$\frac{3k}{2}-\frac{3}{2}$近似算法。     

随机容错设施选址问题的原始-对偶近似算法

研究两阶段随机容错设施选址问题,其中需要服务的顾客在第二阶段出现（在第一阶段不知道）．两个阶段中每个设施的开设费用可以不同,设施的开设依赖于阶段和需要服务的顾客集合（称为场景）．并且在出现的场景里的每个顾客都有相同的连接需求,即每个顾客需要由r个不同的设施服务．给定所有可能的场景及相应的概率,目标是在两个阶段分别选取开设的设施集合,将出现场景的顾客连接到r个不同的开设设施上,使得包括设施费用和连接费用的总平均费用最小．根据问题的特定结构,给出了原始。对偶（组合）3-近似算法．     

带次模惩罚的优先设施选址问题的近似算法

研究带次模惩罚的优先设施选址问题, 每个顾客都有一定的服务水平要求, 开设的设施只有满足了顾客的服务水平要求, 才能为顾客提供服务, 没被服务的顾客对应一定的次模惩罚费用. 目标是使得开设费用、连接费用与次模惩罚费用之和最小. 给出该问题的整数规划、 线性规划松弛及其对偶规划. 基于原始对偶和贪婪增广技巧, 给出该问题的两个近似算法, 得到的近似比分别为3和2.375.     

关于可靠性设施布局问题的近似算法

设施布局问题的研究始于20世纪60年代,主要研究选择修建设施的位置和数量,以及与需要得到服务的城市之间的分配关系,使得设施的修建费用和设施与城市之间的连接费用之和达到最小.现实生活中, 受自然灾害、工人罢工、恐怖袭击等因素的影响,修建的设施可能会出现故障, 故连接到它的城市无法得到供应,这就直接影响到了整个系统的可靠性.针对如何以相对较小的代价换取设施布局可靠性的提升,研究人员提出了可靠性设施布局问题.参考经典设施布局问题的贪婪算法、原始对偶算法和容错性问题中分阶段分层次处理的思想,设计了可靠性设施布局问题的一个组合算法.该算法不仅在理论上具有很好的常数近似度,而且还具有运算复杂性低的优点.这对于之前的可靠性设施布局问题只有数值实验算法, 是一个很大的进步.     

带有异常点的平方度量设施选址问题

传统的设施选址问题一般假设所有顾客都被服务,考虑到异常点的存在不仅会增加总费用(设施的开设费用与连接费用之和),也会影响到对其他顾客的服务质量.研究异常点在最终方案中允许不被服务的情况,称之为带有异常点的平方度量设施选址问题.该问题是无容量设施选址问题的推广.问题可描述如下:给定设施集合、顾客集,以及设施开设费用和顾客...     

带有惩罚和软容量约束的下界设施选址问题的双标准近似算法研究

研究带惩罚和软容量约束的下界设施选址问题. 扩展Guha等(Guha S, Meyerson A, Munagala K. Hierarchical placement and network design problems [C]//Proceedings of Foundations of Computer Science, 2000: 892328, DOI: 10.1109/SFCS.2000.892328)和Karger等(Karger D R,Minkoff M. Building steiner trees with incomplete global knowledge [C]//Proceedings of Foundations of Computer Science, 2000: 892329, DOI: 10.1109/SFCS.2000.892329)的工作到带有惩罚的下界约束设施选址问题,提出了一个新的双标准近似算法,得到了同样的近似比ρ(1+α)/(1-α). 进一步考虑带惩罚和软容量约束的下界设施选址问题,得到了近似比为2ρ(1+α)/(1-α)的双标准近似算法.     

随机容错设施布局问题的近似算法

在确定性的容错设施布局问题中, 给定顾客的集合和地址的集合. 在每个地址上可以开设任意数目的不同设施. 每个顾客j有连接需求r_j. 允许将顾客j连到同一地址的不同设施上. 目标是开设一些设施并将每个顾客j连到r_j个不同的设施上, 使得总开设费用和连接费用最小. 研究两阶段随机容错设施布局问题(SFTFP), 顾客的集合事先不知道, 但是具有有限多个场景并知道其概率分布. 每个场景指定需要服务的顾客的子集. 并且每个设施有两种类型的开设费用. 在第一阶段根据顾客的随机信息确定性地开设一些设施, 在第二阶段根据顾客的真实信息再增加开设一些设施．给出随机容错布局问题的线性整数规划和基于线性规划舍入的5-近似算法.     

Approximation algorithms for the stochastic priority facility location problem

In this article, we present a primal-dual 3-approximation algorithm for the stochastic priority facility location problem. Combined with greedy augmentation procedure, such performance factor is further improved to 1.8526.     

无容量限制设施选址问题的降阶回溯算法

无容量限制设施选址问题(uncapacitated facility location problem, UFLP)是经典组合优化中NP-Hard问题之一,在诸多领域具有广泛的应用价值。本文首先研究UFLP的数学性质,并进行了数学证明。运用这些数学性质不仅可以确定某些设施必定开设或者关闭,还可以确定某些连接边是否在服务集中,从而缩小问题的规模,加快求解速度;在此基础上设计出一个新的基于上下界的回溯算法来求解UFLP。最后,通过一个示例进一步阐述该算法的原理,结果表明该算法具有明显的可行性和有效性。     

两阶段选址优化问题研究

本文主要考虑如下实际问题:假设选址决策者需要建设p个设施,但是由于资金等等的影响,实际建设时会被要求先建设q个设施,其次再建设p-q个设施(设p>q),同时要求,在建设p-q个设施的时候,已经建设好的q个设施不被删除。本文建立了一个两阶段优化问题,问题的输出是两个待修建的设施的集合Fq,Fp,|Fp|=p,|Fq|=q,且Fq是Fp的子集,问题的目标是最小化这两个设施集合的费用同对应的最优费用的比值的最大值。本文给出一个近似比为9的近似算法,并对一些特殊的情况进行了讨论。所得结论对实际的选址决策具有理论意义,同时也完善已有相关研究结果。     

Robust Optimization for the Connected Facility Location Problem

In this paper we present a robust optimization (RO) model for the Connected Facility Location (ConFL) problem within the framework introduced by Bertsimas and Sim [Bertsimas, D. and M. Sim, Robust discrete optimization and network flows, Mathematical Programming 98 (2003), pp. 49–71], and show how to use a heuristic in conjunction with a lower bounding mechanism to rapidly find high-quality solutions. The use of a heuristic and a lower bound mechanism within this RO approach decreases significantly its computational time and broadens its applicability to other NP-hard problems. Here we present some of our computational results that attest to the efficiency of the approach, particularly on the Robust ConFL problem.     

求解无容量设施选址问题的拉格朗日蝙蝠算法

无容量设施选址问题(Uncapacitated Facility Location Problem,UFLP)是一类经典的组合优化问题,被证明是一种NP-hard问题,易于描述却难于求解.首先根据UFLP的数学模型及其具体特征,重新设计了蝙蝠算法的操作算子,给出了求解UFLP的蝙蝠算法.其次构建出三种可行化方法,并将其与求解UFLP的蝙蝠算法和拉格朗日松弛算法相结合,设计了求解该问题的拉格朗日蝙蝠算法.最后通过仿真实例和与其他算法进行比较的方式,验证了该混合算法用来求解UFLP的可行性,是解决离散型问题的一种有效方式.     

范数下无容量限制设施选址逆问题的求解方法

一个优化问题的逆问题是这样一类问题,在给定该优化问题的一个可行解时,通过最小化目标函数中参数的改变量(在某个范数下)使得该可行解成为改变参数后的该优化问题的最优解。对于本是NP-难问题的无容量限制设施选址问题,证明了其逆问题仍是NP-难的。研究了使用经典的行生成算法对无容量限制设施选址的逆问题进行计算,并给出了求得逆问题上下界的启发式方法。两种方法分别基于对子问题的线性松弛求解给出上界和利用邻域搜索以及设置迭代循环次数的方式给出下界。数值结果表明线性松弛法得到的上界与最优值差距较小,但求解效率提升不大;而启发式方法得到的下界与最优值差距极小,极大地提高了求解该逆问题的效率。     

一种改进的禁忌搜索算法及其在选址问题中的应用

本文研究了选址问题中无容量限制的p-中值问题,在Rolland等人提出的有效禁忌搜索算法基础上,提出了一种以目标函数变化量作为评价函数的改进禁忌搜索算法,并进行了理论分析,然后将其与有效禁忌搜索算法作了性能比较.通过比较三个公共测试数据集的计算结果,验证了本文提出的禁忌搜索算法的可行性和有效性.     

A primal-dual approximation algorithm for stochastic facility location problem with service installation costs

We consider the stochastic version of the facility location problem with service installation costs. Using the primal-dual technique, we obtain a 7-approximation algorithm.