假设我们有一个整数规划问题:
目标函数:
\[ \text{Maximize } Z = 3x + 4y \]
约束条件:
\[ x + y \leq 6 \]
\[ x, y \geq 0 \]
\[ x, y \in \mathbb{Z} \]
首先,我们将这个问题视为一个线性规划问题,忽略整数约束,求解其松弛问题。使用单纯形法或图解法,我们可以得到初始解:
当 \( x + y = 6 \) 时,\( Z = 3x + 4y \) 在边界上达到最大值,即 \( x = 0, y = 6 \),此时 \( Z = 24 \)。
接下来,我们开始分支。由于 \( x \) 和 \( y \) 必须是整数,我们选择其中一个变量进行分支。这里我们选择 \( x \),将其分为两个子问题:
分支1:\( x \leq 3 \)
分支2:\( x \geq 4 \)
对于每个分支,我们重新求解其松弛问题,并检查是否有整数解。
在分支1中,当 \( x \leq 3 \) 时,约束变为:
\[ x + y \leq 6 \]
\[ x \leq 3 \]
\[ x, y \geq 0 \]
求解此松弛问题,我们发现最优解为 \( x = 3, y = 3 \),此时 \( Z = 21 \)。
在分支2中,当 \( x \geq 4 \) 时,约束变为:
\[ x + y \leq 6 \]
\[ x \geq 4 \]
\[ x, y \geq 0 \]
求解此松弛问题,我们发现最优解为 \( x = 4, y = 2 \),此时 \( Z = 20 \)。
比较两个分支的结果,我们发现分支1的解 \( x = 3, y = 3 \) 是最优解,且满足所有整数约束。
通过这个例子可以看出,分支定界法通过系统地划分问题空间,逐步缩小可行域,最终找到全局最优解。这种方法尤其适用于那些难以直接求解的整数规划问题。