python linprog(线性规划)

本文通过一个实例展示了如何利用Python的scipy库中的linprog方法解决线性规划问题,以最小化生产零件的成本。具体场景为五个车间需生产总计4500件零件,每个车间有不同的成本系数,同时给出了生产限制条件。

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生产任务分配问题

五个车间生产零件

                                                        

1600                    

车间 生产能力 单位产品成本 库存原材料总量 单位产品消耗的原材料量
1

1600

0.5 1000 0.76
2 1400 0.6 1200 0.78
3 800
### 使用 `scipy.optimize.linprog` 实现线性规划Python 中,`scipy.optimize.linprog` 函数用于求解具有线性约束条件的目标函数最小化问题。该函数能够处理带有不等式和等式的线性约束以及边界限制的线性规划问题。 #### 参数说明 - **c**: 表示目标函数中的系数向量 \( c^Tx \),即要最小化的成本向量。 - **A_ub (可选)**: 不等式约束矩阵 \( A_{ub}x \leq b_{ub} \) 的左侧部分。 - **b_ub (可选)**: 对应于上述不等式右侧的部分。 - **A_eq (可选)**: 等式约束矩阵 \( A_{eq}x = b_{eq} \) 左侧部分。 - **b_eq (可选)**: 上述等式的右边项。 - **bounds (可选)**: 变量上下限列表,默认情况下所有变量都无界。 - **method (默认 'interior-point')**: 指定使用的算法,可以选择 "simplex", "revised simplex" 或者 "highs". 下面给出一个简单的例子来展示如何应用此功能: 假设有一个如下所示的标准形式线性规划问题: \[ \text{Minimize } f(x_0, x_1)= -x_0-x_1 \] subject to: \[ \begin{align*} & 2x_0+x_1 &\geqslant 3 \\ & x_0+4x_1 &\geqslant 4\\ & x_0,x_1 &\geqslant 0. \end{align*} \] 为了适应 `linprog()` 接口的要求,需要转换成标准格式并调整符号方向: ```python from scipy import optimize as opt # 定义目标函数的成本向量(注意这里是负数) cost_vector = [-1., -1.] # 定义不等式约束 Ax<=b 形式下的 A 和 b inequality_matrix = [[-2., -1.], [-1., -4.]] inequality_bounds = [-3., -4.] result = opt.linprog(cost_vector, A_ub=inequality_matrix, b_ub=inequality_bounds) print(result) ``` 这段代码定义了一个简单的一维数组作为输入参数传递给 `opt.linprog()` 方法,并打印出结果对象的信息。如果成功找到最优解,则会显示相应的状态码、消息和其他细节信息[^3]。
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