组合优化核心方法及代码实现

📚 共计 30 章节
01
组合优化概述
定义、应用场景(物流、调度、金融)、问题分类(P vs NP)、课程目标与路线图
基础导论
02
贪心算法基础
核心思想、最优子结构、贪心选择性质、经典案例(找零问题、活动选择)
贪心入门
03
贪心算法进阶
霍夫曼编码、最小生成树(Prim算法)、最小生成树(Kruskal算法)
贪心
04
动态规划入门
核心思想、重叠子问题、最优子结构、与贪心的区别、斐波那契数列(记忆化搜索)
DP基础
05
动态规划经典
0-1背包问题、完全背包问题、多重背包问题、路径规划(网格最短路径)
背包路径
06
动态规划进阶
最长公共子序列(LCS)、最长递增子序列(LIS)、编辑距离、区间DP(矩阵链乘)
序列区间
07
回溯算法
核心思想、解空间树、深度优先搜索、N皇后问题、子集和问题
回溯DFS
08
回溯算法进阶
旅行商问题(TSP)、图着色问题、数独求解、剪枝优化策略
剪枝TSP
09
分支定界法
核心思想、界限函数、广度优先搜索、0-1背包的分支定界、TSP的分支定界
分支界限
10
局部搜索
核心思想、邻域结构、爬山法、模拟退火入门、禁忌搜索入门
邻域启发式
11
模拟退火算法
物理退火隐喻、Metropolis准则、温度调度、TSP应用、参数调优
退火随机
12
遗传算法基础
生物进化隐喻、编码方式(二进制、排列)、选择算子、交叉算子、变异算子
进化GA
13
遗传算法进阶
适应度函数设计、精英保留策略、多目标优化(NSGA-II简介)、车间调度应用
多目标调度
14
蚁群算法
蚂蚁觅食行为、信息素更新、路径构建、TSP应用、参数分析
群体信息素
15
粒子群优化
鸟群觅食模型、速度与位置更新、惯性权重、函数优化、参数设置
PSO群智能
16
差分进化
核心思想、变异策略(DE/rand/1, DE/best/1)、交叉与选择、约束处理
DE变异
17
人工蜂群算法
蜜蜂采蜜模型、雇佣蜂、观察蜂、侦察蜂、函数优化应用
蜂群ABC
18
约束优化方法
罚函数法、修复法、可行方向法、约束处理技术(Deb's规则)
约束可行
19
多目标优化
Pareto最优、非支配排序、拥挤度距离、性能指标(HV, IGD)
Pareto指标
20
组合优化中的机器学习
学习型启发式、图神经网络(GNN)用于TSP、强化学习与搜索结合
MLGNN
21
图论基础与优化
图的表示(邻接矩阵、邻接表)、最短路径(Dijkstra, Floyd)、最大流(Ford-Fulkerson)
网络流
22
匹配与分配问题
二分图匹配(匈牙利算法)、指派问题、稳定婚姻问题
匹配指派
23
调度问题
流水车间调度(Flow Shop)、作业车间调度(Job Shop)、关键路径法(CPM)
调度CPM
24
路径规划与物流
车辆路径问题(VRP)、带时间窗的VRP(VRPTW)、中国邮递员问题
VRP物流
25
网络设计与设施选址
最小费用流、设施选址问题(UFL)、k-中心问题、k-均值聚类
选址聚类
26
近似算法
近似比、顶点覆盖问题(2-近似)、集合覆盖问题(贪心近似)、MAX-SAT
近似理论
27
在线算法
竞争比、在线分页(LRU)、在线装箱、在线调度(List Scheduling)
在线竞争
28
并行与分布式优化
并行遗传算法、MapReduce优化、GPU加速、分布式约束优化(DCOP)
并行分布式
29
优化软件与工具
OR-Tools(Google)、DEAP(Python)、Pyomo、CPLEX与Gurobi简介
工具求解器
30
综合项目实战
问题定义、算法选择、实现与调优、结果可视化、课程总结与未来方向
实战总结