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运筹优化:国外优秀教材推荐
导语
: 随着近些年国内运筹优化在的不断发展,不论是研究机构,还是工业界,从事运筹优化研究的群体都在逐渐扩大。运筹优化的应用场景也越来越趋于多样化,包括交通、物流、航空、制造、金融、管理、医疗、通信、电网等各个领域。要很好的解决这些领域内的运筹优化问题,就需要系统的学习运筹优化的理论和技巧,而运筹优化的教材纷繁复杂,难以挑选和取舍。这里我们为读者朋友们推荐四本出类拔萃的国外教材,帮助读者们系统性的提高运筹优化的理论水平。这几本教材涵盖了运筹优化基本理论,高阶技巧以及具体应用案例,适合各个层次的运筹优化同行们仔细研读。
推荐教材 1 : Operations Research : Applications and Algorithms
作者:Winston, Wayne L
书名:Operations Research : Applications and Algorithms
出版单位:Cengage Learning (2003年7月25日)
推荐理由
本书是一本适合初学者入门和进阶的运筹学经典教材,其特点是通俗易懂,自解释性强,内容丰富全面,几乎涵盖了运筹学的所有细分方向。本书对于基本原理介绍得非常详细,读者无需在学习本书的时候去翻阅其他文献。无论是线性规划(单纯形法、对偶理论、灵敏度分析等)、运输&指派&配送问题、网络模型(最短路问题、最大流问题、多商品网络流问题等)等基础内容,还是整数规划、线性规划高级技巧(列生成、DW分解)等进阶内容,都以详细的介绍+多个具体案例的方式来讲述,非常直观的展示了各种算法迭代的完整步骤,让读者可以更加深入的理解相关原理。
本书非常详细的介绍了下面几部分内容:
线性规划、常见模型(运输问题、指派问题、网络模型)、整数规划、线性规划的高级技巧、非线性规划、博弈论、库存理论、随机过程(马尔科夫链、排队论等)、仿真
并且,书中还附加了相关前修知识,包括
线性代数基础、微积分和概率论
总体而言,本书全面的介绍了运筹学的基本理论以及部分高阶理论,非常适合初学者学习。
推荐教材 2 :Integer programming
作者:Laurence A. Wolsey
书名:Integer programming
出版单位:Wiley
推荐理由
本书详细地介绍了整数规划常用的精确算法以及一些常见的整数规划模型,也是一本整数规划精确算法方面的经典书籍。在前两章中,作者系统的讲述了整数规划的概念、整数规划建模方法以及相关概念和理论(如relaxation, optimality, bound, duality),为之后的算法章节做好铺垫。然后介绍了一些经典的被完美解决的非NP-hard的模型及相关理论(如Unimodular, submodularity, 最小费用网络流问题、最短路问题、最大流问题、匹配问题、指派问题等)。
这部分介绍的一些模型,虽然可以建模为整数规划问题,但是由于有特殊的性质(即它们的松弛满足整数最优性),这些问题都可以被高效地被多项式时间算法解决。
本书后半部分聚焦到了整数规划精确算法,包括动态规划、分支定界算法、割平面算法、有效不等式、拉格朗日松弛算法以及拉格朗日松弛算法。作者对每一种算法的理论解释都非常详细,并且都配有相应的具体例子。
本书需要一些运筹学的基础知识,非常适合读者进行进一步深入的学习运筹学精确算法。本书可以有效的帮助读者系统的理解整数规划算法的思想、框架和基本原理。
本书主要内容包括
问题复杂度、对偶、松弛、界限等基本概念和理论的介绍;完美解决的经典运筹问题及相关特性(最短路问题、指派问题、最大流问题、最小费用网络流问题等);动态规划;分支定界算法;割平面算法;有效不等式;拉格朗日松弛算法;拉格朗日松弛算法;启发式算法等。
推荐教材 3 :Vehicle Routing: Problems, Methods, and Applications
作者:Paolo Toth (Editor), Daniele Vigo (Assistant)
书名:Vehicle Routing: Problems, Methods, and Applications
出版单位:Society for Industrial and Applied Mathematics (2015年2月)
推荐理由
本书由从事VRP研究的两位非常著名的教授Paolo Toth 和 Daniele Vigo 牵头编著,书中每一章都由2-3位从事VRP研究的著名教授完成,非常具有权威性。本书主要介绍了车辆路径规划问题(VRP)以及其各种变种问题。从基本的Capacitated Vehicle Routing Problem,到更加复杂的Vehicle Routing Problem with Time Windows、Pickup-and-Delivery Problems、Stochastic Vehicle Routing Problems、Dynamic Vehicle Routing Problems等。
本书的特点内容全面、学术性强。作者将VRP方面的问题、模型、算法以及相关应用研究加以分类、综述和整理,将纷繁复杂的文献以非常清晰的脉络串联起来,并综合各个文献,给出了每个问题研究的现状。
本书需要很扎实的运筹学理论基础。对于那些想对VRP的研究有系统和深入的学习的研究者来讲,本书巨大的文献量和出色的文献综述,能给予这些读者很有效的帮助。对于想尝试寻找新研究方向的研究者来讲,本书也是一个非常好的资料,它能帮助读者了解哪些问题、哪些创新点、哪些因素已经被研究过了,以及这些问题被解决的程度如何,从而辅助读者判断自己的想法是否值得研究。
推荐教材 4 :Column Generation
作者:Guy Desaulniers (Editor), Jacques Desrosiers (Editor), Marius M. Solomon (Editor)
书名:Column Generation
出版单位:Society for Industrial and Applied Mathematics ( 2015年2月26日)
推荐理由
本书由运筹优化领域三位著名大佬Guy Desaulniers, Jacques Desrosiers, Marius M. Solomon牵头,联合28位从事运筹学相关研究的著名教授合作撰写而成,主要介绍了列生成算法以及与其配套使用的Dantzig-Wolfe Decomposition、Branch and price、Dynamic Programming、Lagrangian Relaxation等算法。书中以Shortest Path Problems with Resource Constraints、Vehicle Routing Problem with Time Windows、Cutting Stock Problems、Robust Inventory Ship Routing、Ship Scheduling等问题为范例,从模型、模型重构(分解)、算法设计等方面,非常具体的介绍了如何利用问题特性,将大规模问题分解为主问题和若干子问题,从而顺利的用列生成算法结合其他算法,更有效的求解这些问题。另外,对于每个问题,书中还提供了更加深入的拓展阅读部分,在这些部分,作者给出了未来的研究方向和当前研究的局限,非常适合需要深入研究的群体去仔细研读。
本书主要内容包括
Shortest Path Problems with Resource Constraints,Vehicle Routing Problem with Time Windows ,Branch-and-Price Heuristics,Cutting Stock Problems, Large-scale Models in the Airline Industry,Robust Inventory Ship Routing by Column Generation,Ship Scheduling With Recurring Visits And Visit Separation Requirements,Combining Column Generation and Lagrangian Relaxation,Dantzig-Wolfe Decomposition for Job Shop Scheduling,Applying column generation to machine scheduling,Implementing Mixed Integer Column Generation
总体来讲,本书涵盖了众多可以用列生成算法结合其他框架求解的经典案例,非常适合基础较好的研究者进一步提高。