運(yùn)籌學(xué)與最優(yōu)化MATLAB編程

前言

運(yùn)籌學(xué)在自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、工程技術(shù)、生產(chǎn)實(shí)踐、經(jīng)濟(jì)建設(shè)及現(xiàn)代化管理中有著重要的意義。隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，運(yùn)籌學(xué)得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。作為運(yùn)籌學(xué)的重要組成部分——線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、目標(biāo)規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、層次分析法、遺傳算法等內(nèi)容成為管理、經(jīng)濟(jì)類以及大多數(shù)工科類學(xué)生所應(yīng)具備的知識(shí)和學(xué)習(xí)其他相應(yīng)課程的重要基礎(chǔ)。本書根據(jù)管理、經(jīng)濟(jì)類以及大多數(shù)工科類學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的需要，利用MATLAB軟件的特性，在理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用目標(biāo)間建立橋梁。本書是一本有關(guān)對(duì)運(yùn)籌學(xué)與最優(yōu)化理論、方法知識(shí)的理解、認(rèn)識(shí)與提高的參考教材，可以獨(dú)立使用。同時(shí)，它也可以作為《運(yùn)籌學(xué)與最優(yōu)化方法》（吳祈宗編著，機(jī)械工業(yè)出版社出版）的重要補(bǔ)充參考教材。由于運(yùn)籌學(xué)與最優(yōu)化方法涉及的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較多，所以對(duì)于工科、管理、經(jīng)濟(jì)類的碩士研究生來說，完全從理論方面掌握這些必要的基礎(chǔ)難度較大。考慮到運(yùn)籌學(xué)與最優(yōu)化方法理論性及應(yīng)用性密切結(jié)合的特征，要學(xué)好這門課程必須注重對(duì)運(yùn)籌學(xué)本質(zhì)性知識(shí)的掌握，并需在實(shí)踐中能夠靈活運(yùn)用這些運(yùn)籌學(xué)與最優(yōu)化方面的知識(shí)。本書的編寫原則是，注重教育思想和教育內(nèi)容的改革，注意激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考問題和創(chuàng)新的意識(shí)；把基礎(chǔ)理論的研究、方法構(gòu)造的思路、應(yīng)用前景與利用MATLAB編程有機(jī)地結(jié)合起來；注重強(qiáng)調(diào)運(yùn)籌學(xué)與實(shí)踐的緊密聯(lián)系，遵循“實(shí)踐－理論－實(shí)踐”的發(fā)展過程。本書利用算法編程分析、算法語言實(shí)現(xiàn)、程序模塊源碼與教材文字配合，注意對(duì)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，把學(xué)科特征、較新發(fā)展成果、發(fā)展趨勢(shì)與提高學(xué)生的研究、開創(chuàng)能力有機(jī)結(jié)合起來考慮，能使教學(xué)和自學(xué)收到較好的效果。在教育、教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力是十分重要的，本書在這方面作了有益的探索。本書在編寫過程中，注意讓學(xué)生感受、理解知識(shí)產(chǎn)生和發(fā)展的過程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和創(chuàng)新思維習(xí)慣，重視培養(yǎng)學(xué)生收集處理信息的能力、獲取新知識(shí)的能力、分析和解決問題的能力等。

內(nèi)容概要

本書主要包括線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、目標(biāo)規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、層次分析法、遺傳算法等算法和MATLAB編程等內(nèi)容。這些內(nèi)容是管理、經(jīng)濟(jì)類及大部分工科類學(xué)生應(yīng)具備的知識(shí)。作為教材，本書內(nèi)容著重闡述基本思路、必要的理論和方法，以及應(yīng)用中需了解、掌握的知識(shí)，力求做到深入淺出，適于教學(xué)和自學(xué)。本書可作為運(yùn)籌學(xué)與最優(yōu)化方法的配套教材使用，便于讀者了解、認(rèn)識(shí)實(shí)際解決運(yùn)籌學(xué)與最優(yōu)化方法問題的思路和手段。    本書可作為管理、經(jīng)濟(jì)類專業(yè)研究生的參考教材，也可作為其他有關(guān)專業(yè)本科高年級(jí)學(xué)生、研究生的教材或教學(xué)參考書，對(duì)于希望了解、認(rèn)識(shí)及應(yīng)用運(yùn)籌學(xué)與最優(yōu)化方法的各類人員也有一定的參考價(jià)值。

書籍目錄

前言第1章　運(yùn)籌學(xué)概述  1.1　運(yùn)籌學(xué)的特點(diǎn)及其應(yīng)用    1.1.1　樸素運(yùn)籌學(xué)思想及其深刻內(nèi)涵    1.1.2　運(yùn)籌學(xué)研究的工作步驟  1.2　運(yùn)籌學(xué)建模    1.2.1　運(yùn)籌學(xué)建模的一般思路    1.2.2　運(yùn)籌學(xué)模型的評(píng)價(jià)    1.2.3　運(yùn)籌學(xué)模型的求解  1.3　基本概念和符號(hào)    1.3.1　空間與向量    1.3.2　梯度向量與Hesse矩陣    1.3.3　點(diǎn)和方向第2章　基本概念和基本理論  2.1　基本概念  2.2　經(jīng)典優(yōu)化算法    2.2.1　線性最優(yōu)化    2.2.2　非線性最優(yōu)化  2.3　啟發(fā)式算法  2.4　全局最優(yōu)與計(jì)算復(fù)雜性  2.5　計(jì)算誤差理論    2.5.1　誤差產(chǎn)生的原因和形式    2.5.2　誤差處理的幾種方法    2.5.3　病態(tài)函數(shù)的判別    2.5.4　算法的穩(wěn)定性第3章　MATLAB基本介紹  3.1  MATLAB的發(fā)展歷程和影響  3.2  MATLAB界面介紹  3.3  MATLAB操作介紹  3.4  M文件函數(shù)  3.5  Excel-Link第4章　優(yōu)化算法的基本結(jié)構(gòu)  4.1　常用的算法搜索結(jié)構(gòu) 　 4.1.1　收斂性的概念　  4.1.2　收斂準(zhǔn)則（停止條件）　  4.1.3　收斂速度　  4.1.4　線性搜索算法　  4.1.5　二次模型　  4.1.6　下降算法模型　4.2　一維搜索算法　  4.2.1　黃金分割法（精確一維搜索）　  4.2.2　進(jìn)退法　  4.2.3　沃爾夫法　4.3　MATLAB函數(shù)Fminbnd第5章　線性規(guī)劃　5.1　線性規(guī)劃的模型結(jié)構(gòu)　5.2　線性規(guī)劃的單純形法　  5.2.1　單純形算法　  5.2.2　單純形表格法的MATLAB程序：simplexTab　5.3　linprog函數(shù)　  5.3.1　實(shí)例演示1：（對(duì)應(yīng)程序test2）　　……第6章　無約束優(yōu)化算法第7章　約束優(yōu)化算法第8章　非線性最小二乘法第9章　0-1整數(shù)規(guī)劃第10章　目標(biāo)規(guī)劃第11章　最大最小問題第12章　層次分析法第13章　遺傳算法附錄　MATLAB優(yōu)化工具箱參數(shù)設(shè)置參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章　運(yùn)籌學(xué)概述運(yùn)籌學(xué)(Operations Research，OR)作為科學(xué)名詞出現(xiàn)在20世紀(jì)30年代末。第二次世界大戰(zhàn)期間，運(yùn)籌學(xué)的研究與應(yīng)用范圍主要是戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)方面。隨著世界性戰(zhàn)爭(zhēng)的結(jié)束，各國(guó)開始快速發(fā)展經(jīng)濟(jì)，世界范圍內(nèi)的劇烈競(jìng)爭(zhēng)也體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)方面，運(yùn)籌學(xué)的研究也向這些方面拓展。運(yùn)籌學(xué)為了適應(yīng)時(shí)代的要求，在近幾十年中，無論從理論上還是應(yīng)用上都得到了快速的發(fā)展。在應(yīng)用方面，今天運(yùn)籌學(xué)已經(jīng)涉及了服務(wù)、管理、規(guī)劃、決策、組織、生產(chǎn)、建設(shè)等諸多方面，甚至可以說，很難找出它涉不到的領(lǐng)域。在理論方面，由于運(yùn)籌學(xué)的需要和刺激而發(fā)展起來的一些數(shù)學(xué)分支，如數(shù)學(xué)規(guī)劃，應(yīng)用概率與統(tǒng)計(jì)、應(yīng)用組合數(shù)學(xué)、對(duì)策論、數(shù)理經(jīng)濟(jì)學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)等，都得到了迅速發(fā)展。運(yùn)籌學(xué)是一門應(yīng)用科學(xué)，很難給出一個(gè)確切的定義。根據(jù)運(yùn)籌學(xué)工作者的一些論述，我們可以較深切地理解這門科學(xué)的內(nèi)涵。運(yùn)籌學(xué)工作的先驅(qū)、諾貝爾獎(jiǎng)金獲得者、英國(guó)著名物理學(xué)家P．M．S．Blackett在1940年就開始從事運(yùn)籌學(xué)方面的研究與應(yīng)用。他曾多次指出：運(yùn)籌學(xué)的一個(gè)明顯的特征，正如目前所實(shí)踐的，是它有或應(yīng)該有一個(gè)嚴(yán)格且實(shí)際的性質(zhì)，其目標(biāo)是幫助人們找出一些方法，來改進(jìn)正在進(jìn)行中的或計(jì)劃在未來進(jìn)行的作戰(zhàn)效率。為了達(dá)到這一目的，要研究過去的作戰(zhàn)來明確事實(shí)，要得出一些理論來解釋事實(shí)，最后利用這些事實(shí)和理論對(duì)未來的作戰(zhàn)作出預(yù)測(cè)。我們可以邏列出一些論述：運(yùn)籌學(xué)是“為決策機(jī)構(gòu)在對(duì)其控制下業(yè)務(wù)活動(dòng)進(jìn)行決策時(shí)，提供以數(shù)量化為基礎(chǔ)的科學(xué)方法。”“運(yùn)籌學(xué)是一門應(yīng)用科學(xué)，它廣泛運(yùn)用現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)知識(shí)和數(shù)學(xué)方法，解決實(shí)際中提出的專門問題，為決策者選擇最優(yōu)決策提供定量依據(jù)?！?/pre>




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