鲁棒动态设施选址问题的近似算法

设施选址问题是组合优化中重要问题之一。动态设施选址问题是传统设施选址问题的推广,其中度量空间中设施的开设费用和顾客的需求均随着时间的变化而变化。更多地,经典设施选址问题假设所有的顾客都需要被服务。在这个模型假设下,所有的顾客都需要服务。但事实上,有时为服务距离较远的顾客,需要单独开设设施,导致了资源的浪费。因此,在模型设置中,可以允许一些固定数目的顾客不被服务 (带异常点的设施选址问题),此外也可以通过支付一些顾客的惩罚费用以达到不服务的目的 (带惩罚的设施选址问题)。本文将综合以上两种鲁棒设置考虑同时带有异常点和惩罚的动态设施选址问题,通过原始-对偶框架得到近似比为3的近似算法。     

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.     

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.     

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.     

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.     

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．     

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.     

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...     

带惩罚的容错设施布局问题的近似算法

在带惩罚的容错设施布局问题中, 给定顾客集合、地址集合、以及每个顾客和各个地址之间的连接费用, 这里假设连接费用是可度量的. 每位顾客有各自的服务需求, 每个地址可以开设任意多个设施, 顾客可以被安排连接到某些地址的一些开设的设施上以满足其需求, 也可以被拒绝, 但这时要支付拒绝该顾客所带来的惩罚费用. 目标是确定哪些顾客的服务需求被拒绝并开设一些设施, 将未被拒绝的顾客连接到不同的开设设施上, 使得开设费用、连接费用和惩罚费用总和最小. 给出了带惩罚的容错设施布局问题的线性整数规划及其对偶规划, 进一步, 给出了基于其线性规划和对偶规划舍入的4-近似算法.     

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。     

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.     

离散设施选址问题研究综述

本文首先回顾了设施选址问题百年发展历史,认为其研究经历了零散研究、系统研究、不确定性研究三个阶段.离散选址问题包括中值问题、覆盖问题、中心问题、多产品问题、动态问题、多目标问题、路径选址问题、网络中心选址问题8个子问题.最后作者讨论了选址问题研究中存在的问题以及今后发展的趋势.     

一类多商品设施选址问题的基于线性松弛解的启发式方法

多商品设施选址问题是众多设施选址问题中一类重要而困难的问题.在这一问题中,顾客的需求可能包含不止一种商品.对于大规模问题,成熟的商业求解器往往不能在满意的时间内找到高质量的可行解.研究了无容量限制的单货源多商品设施选址问题的一般形式,并给出了应用于此类问题的两个启发式方法.这两个方法基于原选址问题的线性规划松弛问题的最优解,分别通过求解紧问题和邻域搜索的方式给出了原问题的一个可行上界.理论分析指出所提方法可以实施于任意可行问题的实例.数值结果表明所提方法可以显著地提高求解器求解此类设施选址问题的求解效率.     

带次模惩罚和随机需求的设施选址问题

考虑带次模惩罚和随机需求的设施选址问题,目的是开设设施集合的一个子集,把客户连接到开设的设施上并对没有连接的客户进行惩罚,使得开设费用、连接费用、库存费用、管理费用和惩罚费用之和达到最小. 根据该问题的特殊结构,给出原始对偶3-近似算法. 在算法的第一步,构造了一组对偶可行解;在第二步中构造了对应的一组原始整数可行解,这组原始整数可行解给出了最后开设的设施集合和被惩罚的客户集合. 最后,证明了算法在多项式时间内可以完成,并且算法所给的整数解不会超过最优解的3倍.     

经典一维装箱问题近似算法的研究进展

自20世纪70年代开始,随着计算复杂性理论的建立,近似算法逐渐成为组合优化的重要研究方向。作为第一批研究对象,装箱问题引起了组合优化领域学者的极大关注。装箱问题模型简单、拓展性强,广泛出现在各种带容量约束的资源分配问题中。除了在物流装载和材料切割等方面愈来愈重要的应用外,装箱算法的任何理论突破都关乎到整个组合优化领域的发展。直到今天,对装箱问题近似算法的研究仍如火如荼。本文主要针对一维模型,简述若干经典Fit算法的发展历程,分析基于线性规划松弛的近似方案的主要思路,总结当前的研究现状并对未来的研究提供一些参考建议。     

经典一维装箱问题近似算法的研究进展

自20世纪70年代开始,随着计算复杂性理论的建立,近似算法逐渐成为组合优化的重要研究方向。作为第一批研究对象,装箱问题引起了组合优化领域学者的极大关注。装箱问题模型简单、拓展性强,广泛出现在各种带容量约束的资源分配问题中。除了在物流装载和材料切割等方面愈来愈重要的应用外,装箱算法的任何理论突破都关乎到整个组合优化领域的发展。直到今天,对装箱问题近似算法的研究仍如火如荼。本文主要针对一维模型,简述若干经典Fit算法的发展历程,分析基于线性规划松弛的近似方案的主要思路,总结当前的研究现状并对未来的研究提供一些参考建议。     

竞争环境下截流设施选址问题

研究企业新建设施时,市场上已有设施存在的情况下,使本企业总体利润最大的截流设施选址问题。在一般截留设施选址模型的基础上引入引力模型,消费者到某个设施接受服务的概率与偏离距离及设施的吸引力相关,同时设施的建设费用与设施吸引力正相关,建立非线性整数规划模型并使用贪婪算法进行求解。数值分析表明,该算法求解速度快,模型计算精度较高。     

求解无容量设施选址问题的半拉格朗日松弛新方法

无容量设施选址问题Un-capacitated Facility Location, UFL是应用于诸多领域的经典组合优化难题, 半拉格朗日松弛方法是求解UFL问题的一种精确方法. 分析了半拉格朗日松弛方法在求解UFL问题时所具有的性质, 在此基础上, 对求解UFL问题的半拉格朗日松弛方法进行了一定的理论完善, 并探讨了提高半拉格朗日松弛方法求解性能的有效途径.数值计算结果表明：改进方法具有明显的可行性和有效性.