Схема методу потенціалiв
Попереднiми мiркуваннями обґрунтована послiдовнiсть крокiв методу потенціалів розв’язання транспортних задач.
Крок 0. Побудова початкового ДБР.
Побудувати початковий ДБР { } задачi (методом пiвнiчно-захiдного кута, методом мінімальної вартостi й т. ін.).
Нехай — множина пар iндексiв базисних змiнних початкового ДБР.
Крок 1. Обчислення вiдносних оцiнок небазисних змiнних.
За множиною побудувати систему рiвнянь:
+ = ; (i, j )Î .
Знайти розв’язок { } i=1, …, m, { } j=1, …, n такої системи з точнiстю до доданка. Обчислити вiдноснi оцiнки :
= + – , (i, j )Ï .
Крок 2. Перевiрка умови оптимальностi.
Якщо £ 0 для всiх (i, j)Ï , то припинити обчислення, поточне ДБР є розв’язком початкової задачi.
Крок 3. Вибiр небазисної змiнної, що вводиться у множину базисних
Обрати пару таку, що > 0 Þ змiнну ввести в базис.
Крок 4. Вибiр базисної змiнної, що виводиться з множини базисних.
Для змiнної побудувати компенсаторний цикл. Видiлити множини i . Обрати
Крок 5. Перехiд до нового ДБР.
Визначити новий ДБР за допомогою спiввiдношень:
Побудувати нову множину пар iндексiв базисних змiнних:
Покласти i перейти до кроку 1.
Продовжимо розв’язання задачi, початковий ДБР якої наведено в табл. 5.5.
Таблиця 5.5
v1=2 | v2=5 | v3=2 | v4=-1 | ||||||
Ь | |||||||||
u1=0 | |||||||||
- | Е | -1 | -1 | ||||||
u2=-1 | |||||||||
-2 | - | Е | -6 | ||||||
u3=3 Ю | х31 | ||||||||
+3 | Е | - | |||||||
5 Э |
З табл. 5.5 бачимо, що, якщо значення (змінної, що вводиться до базису) збільшується на одиницю, для збереження допустимості розв’язку значення базисних змінних, що стоять на зламах -циклу, необхідно скоректувати таким чином: зменшити на одиницю, збільшити на одиницю, зменшити на одиницю, збільшити на одиницю і, нарешті, зменшити на одиницю. Цей процес позначений знаками Е та “–”у відповідних клітинах табл. 5.4. Введені зміни не порушують обмежень на обсяги виробництва та попит.
Змінна, що виводиться з базису, обирається зі змінних, що знаходяться на зламах циклу, значення яких зменшуються при збільшенні . Вони розташовуються в табл. 5.5 у клітинах, помічених знаком “–”. З табл. 5.5 випливає, що , , – базисні змінні, які зменшуються зі зростанням . Змінною, що виводиться з базису, стає та, що має найменше значення, оскільки саме вона раніше за всіх досягне нуля, і будь-яке подальше зменшення робить її від’ємною. У цьому прикладі = 5, = 20, = 10,
Таким чином, за змінну, що вилучається, обирається змінна ; тоді значення буде дорівнювати 5, а змінні, що знаходяться на зламах циклу (базисні), відповідним чином коректуються (тобто кожна з них збільшується або зменшується на 5 одиниць залежно від знака Еабо ”–”). Новий розв’язок наведено у табл. 5.6.
Таблиця 5.6
Цей розв’язок має таку вартість:
z1
Одержана вартість є відмінною від z0 на 185 — 170 = 15 од. вартості, тобто на величину, приписану змінній = 5 і помножену на = 3.
Оптимальність нового базисного розв’язку з табл. 5.6 перевіряють обчисленням нових потенціалів та оцінок небазисних змінних (табл. 5.7). Небазисна змінна , що має максимальну додатну оцінку = 2, вводиться до складу базисних.
Таблиця 5.7
v1=-1 | v2=5 | v3=2 | v4=-1 | ||||||
u1=0 | |||||||||
-3 | -1 | -1 | |||||||
u2=-1 | 15 | ||||||||
-5 | ѕ | Е | -6 | ||||||
u3=3 | x32 | ||||||||
+2 | Е | ѕ | |||||||
25 Э | 10 Я |
Замкнений цикл, що відповідає , , показує, що з базису повинна бути вилучена змінна
У табл. 5.8 наведено новий базисний розв’язок з вартістю .
Таблиця 5.8
v1=1 | v2=5 | v3=2 | v4=1 | ||||||
u1=0 | х14 | ||||||||
-1 | - | -1 | +1 | Е | Ь | ||||
u2=-1 | |||||||||
-3 | -6 | ||||||||
u3=1 | |||||||||
Е | -2 | - | |||||||
10 Я |
Оскільки , то розв’язок не оптимальний. Для змінної , що вводиться до базису, побудуємо компенсаторний цикл: . З компенсаторного циклу бачимо, що з базису може бути вилучена або змінна , або змінна (оскільки ); зупинимося на останній. У результаті одержимо розв’язок, наведений у табл. 5.9.
Таблиця 5.9
v1=1 | v2=5 | v3=2 | v4=0 | ||||||
u1=0 | |||||||||
-1 | -1 | ||||||||
u2=-1 | |||||||||
-3 | -5 | ||||||||
u3=1 | |||||||||
-2 | -1 | ||||||||
Оскільки відносні оцінки всіх небазисних змінних у цьому розв’язку недодатні, одержаний розв’язок — оптимальний.
Оптимальний план перевезень наведено в табл. 5.10.
Таблиця 5.10