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单纯形法

Simplex method

沿可行多面体顶点与边枢轴移动求解线性规划的方法。

形式陈述

单纯形法把标准形线性规划的基可行解视为多面体顶点,通过选入变量和离开变量的枢轴操作沿边移动,使目标不劣。若发现所有约化成本满足最优性符号条件则停止;若存在改善方向而比值检验无离开变量,则目标无界。退化时目标可能不变,需 Bland 规则等防止循环。

直觉

最优线性目标可以在某个顶点取得,因此算法不扫描整个连续区域,而在相邻顶点间选择改进方向。

例子与边界

松弛变量把 Axb 化为等式并给出初始基;没有显然基可行解时需两阶段法。单纯形法实践中常很快,但存在指数步坏例;它不是已知的多项式时间保证算法。浮点实现还需处理容差、缩放和数值退化。

推论与应用

单纯形法用于大规模工业规划、敏感性分析和暖启动,其基与约化成本也揭示原始—对偶结构。

参考资料
  • Bernhard Korte and Jens Vygen, Combinatorial Optimization, 6th ed., Springer, 2018,Chs. 4–11。
  • Thomas H. Cormen, Charles E. Leiserson, Ronald L. Rivest, and Clifford Stein, Introduction to Algorithms, 4th ed., MIT Press, 2022,Parts I–VI。