帶資源約束的最短路徑問題為什麼比帶資源約束的基本最短路徑問題容易求解?

時間 2021-06-09 04:50:07

1樓:zephyr

帶資源約束的最短路徑(shortest path problem with resource constraints),以下簡稱SPPRC

帶資源約束的基本最短路徑問題(Elementary shortest path problem with resource constraints),以下簡稱ESPPRC。

巨集觀上來講,從名字上看,SPPRC是把"elementary"約束給鬆弛了的。Elementary意為:每乙個點只能被訪問一次。鬆弛了乙個約束,大體上會使得原問題簡單一些。

你從標籤演算法的角度解釋的話:

微觀上來講,對SPPRC問題,乙個點i上附著的標籤最多是多少個? 如果 是時間窗的話。但是如果給ESPPRC定義標籤,為了「elementary」,標籤中必須包含過去訪問的所有點,如果以0,1來表示每個點是否被訪問了,總共有n個點的話,附著在i上的標籤最多可以是:

。標籤演算法對於標籤的數量非常敏感,所以這就是為什麼ESPPRC比SPPRC難求解。這也是為什麼當時間窗寬的時候列生成並不好用了。

如果從計算複雜度角度出發的話,ESPPRC可以退化成乙個"0-1揹包問題"(鬆弛時間窗,所有的點與點之間距離為0),那麼它一定至少是NP hard。同時它也可以退化成乙個帶時間間隔的任務排序問題[1],說明它至少是strongly NP hard,故沒有偽多項式演算法。至於SPPRC有偽多項式演算法見[2]。

SPPRC和ESPPRC的中間地帶,也就是說如何鬆弛「Elementary」是列生成解VRP的核心。80年代末到2023年,這期間有很多技術出來,比如2-cycle elimination,k-cycle elimination,ng-route。

[1] Dror M. Note on the complexity of the shortest path models for column generation in VRPTW. Operations Research.

1994 Oct;42(5):977-8.

[2] Desrochers M, Desrosiers J, Solomon M. A new optimization algorithm for the vehicle routing problem with time windows. Operations research.

1992 Apr;40(2):342-54.

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