【问题标题】:Algorithm that is a combination of the continuous knapsack problem and the variable size bin packing problem结合了连续背包问题和可变大小装箱问题的算法
【发布时间】:2011-04-02 06:44:25
【问题描述】:

我正在尝试解决一个问题(在 php 中,但编程语言无关紧要)。 我有 n 人已付款,我有 m 人将支付与n 人已付款。 我想计算这些人之间的最短汇款路线。可以拆分付款并支付给不同的人。 理想的情况是一个人只进行一两次交易。 有人可以指出我正确的方向或帮助我吗?

一个例子: A 人支付了 100 美元

B 支付了 200 美元

C 人支付了 50 美元

人 D 将支付 24 美元

个人 E 将支付 175 美元

F 人将支付 151 美元

一个可能的解决方案是

E 人向 A 人支付 100 美元,

E 人向 B 人支付 75 美元,

F 向 B 支付 125 美元,

F 向 C 支付 26 美元

D 向 C 支付 24 美元

【问题讨论】:

  • “支付账单”算法? :D 酷!

标签: php algorithm optimization knapsack-problem bin-packing


【解决方案1】:

理论上,这可以被视为一个优化问题:

基本上,我们将建立一组约束来枚举您的问题的结构,播种初始值,并确保我们按照您的指示分配所有资金。

初始条件约束:

A_paid = 100
B_paid = 200
C_paid = 50
D_out  = 24
E_out  = 175
F_out  = 151

支付的金额不能超过可用的金额:(我们将D_to_A定义为一个变量,保存从D支付给A的金额)

D_out >= D_to_A + D_to_B + D_to_C
E_out >= E_to_A + E_to_B + E_to_C
F_out >= F_to_A + F_to_B + F_to_C

支付给每个人的金额必须等于他们已经支付的金额:

A_paid = D_to_A + E_to_A + F_to_A
B_paid = D_to_B + E_to_B + F_to_B
C_paid = D_to_C + E_to_C + F_to_C

如果我们现在停下来并以线性程序的形式解决这个问题,我们会找到跨越整个变量空间的任何解决方案,但您希望最大限度地减少实际支付的数量。我们可以通过最小化所有X_to_Y 变量来实现这一点,以符合上述约束。

min: D_to_A + D_to_B + D_to_C + ...

你可以使用你最喜欢的优化技术来解决这个问题,有很多可用的线性规划求解器,我喜欢lpsolve

虽然这解决了您描述的特定示例,但很容易看出如何通过添加更多变量将其扩展到更大的问题......但是随着人员的增加,问题的复杂性会大大增加。如果我没记错的话,背包问题是 NP 或 NP 难题,所以这并不意外。

【讨论】:

  • 这没有什么可以减少转账次数。我相信这使它成为一个混合整数规划问题,而不是纯线性问题。
  • @Ben,我写这篇文章已经有一段时间了,但我相信,由于最小化是在实际支付上,满足约束的最佳解决方案会将唯一支付的数量推向 0。那也就是说,由于 D 已经支付了 A 和 B,D 也不会支付 C。
  • 其实既然 A 没有办法支付 B 或 C,等式约束将固定目标函数,没有什么可以最小化。
  • @Ben,等式约束只强制 A 获得报酬,最小化确保 D 支付尽可能少的 A 到 C。在这种情况下,A 无法支付 B。
  • 等式约束确保目标函数完全等于A_paid + B_paid + C_paid,是一个不能通过调整解变量来最小化的常数。
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