以下是5个Branch and Bound的问题:
在路径规划中,你需要找到通过一系列城市的最短路径。使用Branch and Bound算法可以帮助你找到最短的路径。
在资源分配问题中,你需要将可用资源分配给多个项目,以最大化全局效益。Branch and Bound算法可以帮助你找到最优解。
在排程问题中,你需要在多个工作之间分配时间,以最小化完成时间。Branch and Bound算法可以帮助你减少总体完成时间。
在0-1背包问题中,你需要填充一个有限大小的背包,以最大化价值。Branch and Bound算法可以帮助你找到最理想的装载方案。
在数据压缩中,你需要找到最小的压缩方式,以减少数据量。Branch and Bound算法可以帮助你找到最佳的压缩方法。
Branch and Bound(分支定界法)是一种求解最优解问题的算法,通常用于组合优化,如旅行商问题、背包问题等。该算法利用了一个重要原则:通过一系列分支和限制条件的不断缩小搜索空间,同时利用上界和下界对每个搜索分支进行评估和剪枝,以找到最优解。
具体来说,Branch和Bound的搜索过程分为以下几步:
分支:从初始状态出发,不断将问题拆分为若干个子问题,即各种可能的解决途径。对于背包问题,一个可能的拆分方法是选或不选某个物品。
限制条件:给每个子问题限制条件,从而使得搜索空间逐渐地收敛。对于背包问题,限制条件是背包容量必须小于等于总容量。
上界估计:对每个子问题计算一个最大可行解的上界,用于和问题的实际解进行比较,确定是否需要进一步搜索。对于背包问题,上界可能是已经被选中的物品总价值加上剩余物品中价值最大的物品的价值。
下界估计:对每个子问题计算一个最小可行解的下界,用于对搜索树进行剪枝,即丢弃那些估值低于当前已知最优解的搜索分支。对于背包问题,下界可能是已选择物品的总价值加上还能放入背包的最大价值。
搜索回溯:在搜索分支全部完成后,输出最优解。如果搜索到某个分支的上界小于已知最优值,则剪枝退出。
举例来说,假设我们要用Branch and Bound算法,解决一个旅行商问题,即从一个城市出发,依次经过其他城市回到原城市。已知每个城市之间的距离,求最短路程。
第一步是分支,我们从任意一个城市出发,可以分别选择下一个要访问的城市。例如,从城市A出发,我们可以选择去B、C、D等城市。
第二步是限制条件,我们需要给每个分支设置约束条件,例如当前已经经过的城市不能再次经过。
第三步是上界估计,对于每个分支,我们需要计算已经选择的路径长度与未选择的城市到起点的距离之和,同时加上一个下界估计。
第四步是下界估计,我们需要计算剩余城市之间的最小距离,假设路径已访问过的城市均为i1,i2, …,ik,剩下未访问的城市为j1, j2, …,jm,则下界估计为:
LB = Sum(D i j ) + min(D i1 k + D k j1 , D i2 k + D k j2 , … , D ik k + D k jm )
其中,D i j 表示城市i到城市j的距离。我们选择未访问城市中到目前为止距离最近的一个城市,加入已知路径。以这种方式对每个分支进行下界估计。
第五步是回溯搜索,在已经遍历整个搜索树后,输出最优的路径及其长度。
总之,Branch and Bound是一种高效的求解组合优化问题的算法。通过不断缩小搜索空间并且对每个搜索分支进行剪枝,算法可以在较短的时间内找到最优解。
答案: Kruskal algorithm 和 Prim’s algorithm
答案: Knapsack问题的分支限界解法
答案: 计算每个节点的大小并使用分支限制法
答案: 已知经过点集将事件分解为小问题的方法
答案: Branch and Bound解法