运筹系列86:MIP问题的建模tips

1. Either-or constraint

添加辅助变量y。
比如
Either 3 x 1 + 2 x 2 ≤ 18 3x_1+2x_2 le 18 3x1​+2x2​≤18
or x 1 + 4 x 2 ≤ 16 x_1+4x_2 le 16 x1​+4x2​≤16

可以用

3 x 1 + 2 x 2 ≤ 18 + M y 3x_1+2x_2 le 18+My 3x1​+2x2​≤18+My
x 1 + 4 x 2 ≤ 16 + M ( 1 − y ) x_1+4x_2 le 16+M(1-y) x1​+4x2​≤16+M(1−y)
来代替。

2. k out of N constraints must hold

类似上面,添加辅助变量 y 1 y_1 y1​~ y N y_N yN​
从
f 1 ( . . . ) ≤ d 1 f_1(...)le d_1 f1​(...)≤d1​
…
f N ( . . . ) ≤ d N f_N(...)le d_N fN​(...)≤dN​

变为

f 1 ( . . . ) ≤ d 1 + M y 1 f_1(...)le d_1+My_1 f1​(...)≤d1​+My1​
…
f N ( . . . ) ≤ d N + M y N f_N(...)le d_N+My_N fN​(...)≤dN​+MyN​
Σ 1 N y i = N − k , y i Sigma_1^N y_i=N-k, y_i Σ1N​yi​=N−k,yi​ binary.

3. functions with N possible values

f ( x ) ∈ ( d 1 , . . . , d N ) f(x)in (d_1,...,d_N) f(x)∈(d1​,...,dN​)

添加辅助变量 y 1 y_1 y1​~ y N y_N yN​
f ( x ) = Σ d i y i f(x)=Sigma d_iy_i f(x)=Σdi​yi​
Σ y i = 1 Sigma y_i=1 Σyi​=1 (mutally exclusive alternatives)

4. fixed-charge problem

f ( x ) = { k + c x , x > 0 0 , x = 0 f(x)=begin {equation} begin{cases} k+cx, x>0\ 0,x=0\ end{cases} end {equation} f(x)={k+cx,x>00,x=0​​​
可以变为
f ( x ) = c x + k y f(x)=cx+ky f(x)=cx+ky
x ≤ M y xle My x≤My
y y y binary.

5. 综合例子

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

如果没有题目中的两个restriction,那么模型为:
在这里插入图片描述
接下来我们看约束1,要求 x 1 , x 2 , x 3 x_1,x_2,x_3 x1​,x2​,x3​最多只能有2个,因此添加 y 1 + y 2 + y 3 ≤ 2 y_1+y_2+y_3le 2 y1​+y2​+y3​≤2的约束。
然后是约束2,要求两座工厂二选一,因此添加Either-or变量 y 4 y_4 y4​,最终模型为:
在这里插入图片描述