线性规划理论与模型应用

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出版者:科学出版社发行部
作者:束金龙
出品人:
页数:203
译者:
出版时间:2007-12
价格:20.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787030117298
丛书系列:国家理科基地教材
图书标签:
  • 线性规划
  • 优化
  • 运筹学
  • 数学建模
  • 算法
  • 模型
  • 决策分析
  • 管理科学
  • 工业工程
  • 最优化理论
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具体描述

《线性规划理论与模型应用(数学专业)(50学时课程)》介绍了线性规划理论及其主要应用领域。内容包括线性规划模型的建立及单纯形法、对偶线性规划、运输问题的线性规划模型和表上作业法、整数线性规划以及涉及线性规划理论的运筹学中其他分支,如排序理论、对策论、统筹方法等。《线性规划理论与模型应用(数学专业)(50学时课程)》通过许多具有代表性的数学模型,向读着展现了线性规划理论与单纯形方法的本质与应用过程,旨在培养读者掌握线性规划模型的建立、求解和实际应用能力。

《线性规划理论与模型应用(数学专业)(50学时课程)》可作为高等院校数学、信息与科学计算、财经和管理类专业的本科生教材,亦可供从事相关专业的工作人员研究参考。

《现代优化技术:算法、应用与前沿》 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入且具有前瞻性的现代优化技术概览。内容涵盖了理论基础、经典与前沿算法,以及在工程、管理、金融和数据科学等领域的广泛应用。本书的结构设计旨在平衡理论的严谨性与实践的可操作性,使初学者能够建立坚实的数学基础,而有经验的研究人员和工程师也能从中获取最新的研究进展和实用的建模技巧。 第一部分:优化问题的基础与数学建模 本部分首先界定了优化问题的基本概念,包括目标函数、决策变量、约束条件以及可行域的定义。我们将详细阐述线性、非线性、凸与非凸优化问题的核心区别及其对求解方法的选择所产生的影响。 1.1 优化问题的形式化描述 深入剖析优化问题的数学语言,包括向量、矩阵表示法,以及等式和不等式约束的表示。探讨最优性的必要条件和充分条件,引入拉格朗日函数、KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件,作为分析约束优化问题解特性的关键工具。 1.2 建模基础与案例分析 本章重点在于如何将实际工程、经济或管理问题转化为严谨的数学优化模型。我们将覆盖从资源分配、生产计划到网络流问题的经典建模范例。特别强调模型简化、参数估计以及模型鲁棒性设计的重要性。通过一系列具体案例,展示如何选择合适的模型结构(如整数规划、二次规划等)来精确反映现实世界的复杂性。 第二部分:经典优化算法的原理与实现 本部分聚焦于求解各类优化问题的核心算法。理论讲解深入到算法的收敛性分析,并辅以详细的计算步骤和几何解释。 2.1 无约束优化方法 详述求解无约束问题的迭代方法。从最基础的一维搜索方法(如黄金分割法、精确线搜索)开始,过渡到多元函数的梯度下降法(一阶方法)。随后,重点讲解牛顿法、拟牛顿法(如DFP和BFGS算法),分析其二阶收敛的优势和计算成本。最后,介绍信赖域方法,阐述其在处理病态问题时的鲁棒性。 2.2 约束优化:对偶理论与内点法 约束优化是本书的核心之一。我们将首先系统介绍凸优化理论的基石——拉格朗日对偶性。详细推导弱对偶和强对偶,并解释松弛(Relaxation)在启发式算法中的应用。 随后,深入讲解内点法(Interior-Point Methods)。该方法在求解大规模线性规划和凸二次规划中表现卓越。本书将详细解析障碍函数、中心路径的几何意义,以及如何利用牛顿步法在中心路径上进行迭代,直至收敛到最优解。我们将比较路径跟随法与安倍尔法在实践中的性能差异。 2.3 线性规划的高效求解:单纯形法 虽然内点法在某些情况下表现更优,但单纯形法因其稳定性和易于理解的特性,在业界仍占有重要地位。本章将从代数和几何两个角度剖析单纯形法的操作流程,包括基变量的选取、最优性检验、以及如何高效地进行单形表的更新。还会探讨大M法和两阶段法在处理不可行起始点时的应用。 第三部分:求解非光滑与离散优化问题 许多实际问题涉及非光滑目标函数或要求整数决策。本部分针对这些复杂场景提供专业的解决方案。 3.1 非光滑优化与次梯度方法 处理具有尖点或不连续梯度的函数(如$ell_1$范数正则化问题)。我们将介绍次梯度(Subgradient)的概念,并阐述次梯度下降法及其在处理凸、非光滑问题时的收敛特性。 3.2 整数规划与分支定界法 整数规划(IP)是组合优化的核心。本章详述分支定界(Branch and Bound)算法的原理,包括如何利用线性规划松弛来获取上界或下界,以及剪枝策略的设计。同时,探讨分支切割(Branch and Cut)框架,介绍常见的分支策略和割平面(Cutting Planes)的生成过程。 3.3 启发式与元启发式算法 对于NP-hard问题,启发式方法提供了快速获得满意解的途径。本章介绍模拟退火(Simulated Annealing)、禁忌搜索(Tabu Search)和遗传算法(Genetic Algorithms)等元启发式方法。重点讨论温度调度、邻域结构的定义以及如何平衡探索(Exploration)与利用(Exploitation)的过程。 第四部分:优化在现代科学与工程中的应用 本部分将理论与实践紧密结合,展示优化技术在解决前沿问题中的强大能力。 4.1 统计学习与正则化 深入探讨优化在机器学习中的核心地位。从最小二乘法到支持向量机(SVM),所有模型训练本质上都是一个优化过程。详细分析岭回归(Ridge)和Lasso回归中的二次约束项如何影响解的稀疏性和泛化能力。讨论随机梯度下降(SGD)及其变体(如Adam, RMSProp)在大规模数据优化中的效率优势。 4.2 鲁棒优化与不确定性处理 在现实世界中,模型参数往往存在不确定性。本章介绍如何构建鲁棒优化模型,以确保在参数变化范围内,解的性能依然可接受。对比随机优化方法和鲁棒优化方法在处理不确定性集时的不同哲学和应用场景。 4.3 网络流与组合优化应用 应用图论优化技术解决物流、通信网络和供应链管理中的问题。重点介绍最大流/最小割问题、最短路径算法(如Dijkstra和Bellman-Ford)的优化变体,以及多商品流问题的建模与求解。 总结与展望 本书在理论深度和广度上力求平衡,不仅提供了求解工具箱,更培养读者识别和构建优化模型的能力。最后,我们将对新兴的研究方向,如大规模分布式优化、随机网络优化以及量子优化算法的潜力进行简要展望。 本书适合作为高等院校数学、运筹学、计算机科学、工业工程、应用经济学等专业高年级本科生及研究生的教材或参考书。同时,对于从事算法开发、决策支持系统和复杂系统建模的工程师和专业人士而言,也是一本极具价值的参考手册。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的排版和结构组织,给我的阅读体验带来了一种独特的节奏感。它不像那种堆砌公式的教科书,更像是一部精心策划的工程设计图。特别是关于网络流问题(Network Flow Problems)的那几章,作者采用了非常清晰的图论视角来阐述最小费用流、最大流与最小割定理之间的内在联系。他们不是直接跳到公式,而是先用一个实际的物流调度场景来构建直观认知,然后才引入网络的数学表示。这种“情景导入—模型构建—算法求解”的模式,非常有效地避免了读者在面对复杂的网络结构时产生畏惧心理。我特别喜欢作者在讨论算法收敛性时使用的语言风格,它既不回避数学的严谨性,但又善于用类比来辅助理解,比如将单纯形法的迭代过程比喻成沿着可行域的“边缘”攀登一座“山峰”,直观地展现了搜索路径的有效性。书中对模型求解器的使用指导部分,虽然没有详细到手把手的教程式操作,但对于理解商业软件背后的计算逻辑非常有帮助,这使得理论知识和实际应用之间的鸿沟被成功地架设起来了。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的整个过程,我体验到了一种扎实的“工程美学”。它不仅仅是在教你如何解题,更是在塑造你如何“看”问题的方式。举例来说,在处理大规模线性规划问题时,书中对列生成(Column Generation)和Benders分解(Benders Decomposition)等分解算法的原理性介绍,清晰地展示了如何将一个巨大的、难以求解的问题分解成若干个相互关联的、可管理的子问题。这种“分而治之”的哲学,是现代大规模优化技术的精髓所在,而这本书将其清晰地展现了出来。我特别留意了作者对于“退化解”(Degenerate Solutions)和“最优解的非唯一性”的处理,书中没有将其视为算法的“瑕疵”,而是作为一种数学现象进行客观描述,并指出了它们在算法迭代中可能导致的“循环”现象及规避策略,这体现了作者处理复杂数学问题的成熟度。这本书的语言风格是沉稳且富有洞察力的,它鼓励读者不仅要掌握“如何做”,更要理解“为什么这样做是最好的”,是一本值得反复研读的经典之作。

评分☆☆☆☆☆

这本《线性规划理论与模型应用》的书籍,从我一个初涉优化理论的读者的角度来看,确实是一部内容详实、体系严谨的著作。初翻开这本书,最让我印象深刻的是它对基础概念的阐述,那种层层递进的逻辑,让人感觉像是有一位经验丰富的导师在身边悉心讲解。比如,它对单纯形法(Simplex Method)的介绍,不仅仅是机械地列出步骤,而是深入挖掘了其背后的几何直观和代数原理,这对于我理解为什么这个算法能够有效找到最优解至关重要。作者巧妙地将理论与实际案例结合起来,比如在讲解对偶理论时,他们并没有停留在抽象的数学推导,而是立刻引出了著名的“影子价格”概念,并用一个生产计划的例子来形象说明,这种做法极大地降低了理解难度。我记得有一章专门讨论了非线性规划的近似处理方法,尽管最终目标是线性规划,但作者对这类边界问题的探讨,显示出其知识面的广博。书中对于一些经典模型的建立,比如资源分配、运输问题等,提供了非常标准化的建模流程,这对我在实际工作中遇到类似问题时,提供了一个可靠的“操作手册”。整体而言,这本书的行文风格偏向学术严谨,但又不失对初学者的友好度,它更像是一本工具书,而不是纯粹的理论读物,非常适合需要将优化技术应用于工程或经济分析的读者作为案头参考。

评分☆☆☆☆☆

从一个侧重于应用和案例分析的角度来看,这本书的价值体现得淋漓尽致,特别是它对一些非标准线性规划形式的处理方式。很多教材只关注于标准形式(Standard Form),但这本书深入探讨了带有“上界约束”或“下界约束”的情况,以及如何通过变量替换或添加松弛变量来规范化处理,这些都是在实际项目初期建模时经常遇到的“小陷阱”。作者对约束条件处理的细致程度,几乎涵盖了所有常见的现实场景。我个人认为,书中关于“不确定性下的优化”的引言部分,虽然篇幅不长,但其对随机规划(Stochastic Programming)基本思想的介绍,为后续的深入学习开辟了一个重要的方向。它提醒我们,现实世界的问题往往不是确定性的,对这种挑战的初步认识,是构建更鲁棒模型的起点。总的来说,这本书的特点在于它的“深度覆盖面”,它没有在任何一个具体算法上做极致的钻研,但却非常全面且高质量地覆盖了线性规划理论的所有核心模块,形成了一个坚固的知识体系。

评分☆☆☆☆☆

坦白说,这本书给我的感受更像是一次深入的学术探险,它远超出了我预期的“入门指南”范畴。我尤其欣赏作者在处理“敏感性分析”(Sensitivity Analysis)时所展现出的那种深度和细致。很多教材在提到敏感性分析时往往一笔带过,草草给出最优解区间和变量的取值范围,但这本著作却花了大量的篇幅去剖析“最优解集的不变性区间”、“基变量和非基变量的系数变化影响”等,这些深入的细节,对于那些需要对模型结果进行稳健性检验的决策者来说,简直是如获至宝。书中对大M法和两阶段法的区分和应用场景的界定,处理得非常精妙,没有简单地把它们视为两种解法,而是将其置于不同的可行域结构背景下进行讨论,使得选择哪种方法不再是盲目试错,而是基于对问题的深刻理解。此外,书中对整数规划(Integer Programming)的引入虽然篇幅有限,但其对割平面法(Cutting Plane Method)和分支定界法(Branch and Bound)的概述,清晰地勾勒出了处理离散决策问题的挑战和主要策略。对于我这种追求“知其所以然”的读者来说,阅读这本书的过程,更像是在打磨自己的“优化思维框架”,而不是简单地学习几个公式。

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