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研究生: 黃志堅
論文名稱: 加權矩陣行─列搜尋之啟發式演算法
Heuristic Algorithms for Column-Row Searching on Weighted Matrix
指導教授: 游素珍
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱:
論文出版年: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 78
中文關鍵詞: NP-難近似解演算法迫切時間價值權數
外文關鍵詞: strongly NP-hard, approximation algorithm, the urgent time, the weight of value
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  • 森林火災常帶來嚴重的損害。本論文研究乃是模擬森林火災情境,設計出適合的滅火排程,使火災的損失最少。
    我們將災區視為一n×n方陣,每次調派一架直昇機依「行」向或「列」向直飛噴灑滅火物,每次滅一行(或一列)需花費1單位時間,每個小區塊僅需一次滅火,若未能在迫切時間tij內撲滅,將損失經濟價值wij。這是計算複雜度為NP-難的問題,我們設計了三種滅火近似解演算法,並撰寫電腦程式用計算機模擬實驗,探討各特殊類型問題適合的滅火演算法。

    關鍵字:NP-難,近似解演算法,迫切時間,價值權數。


    Forest fire often causes great damage. In order to diminish the loss by the fire, this paper collects simulations of several situations of forest fire, and attempts to design adequate fire extinguishing task scheduling.

    We regard the disaster area as an n×n square matrix. A helicopter is arranged to sprinkle fire-extinguishing chemicals either through a line or a row. It takes one unit of time to deal with a line or a row. Each unit requires only one action. If we fail to put out the fire within the urgent time tij, we will lose economic value wij. This belongs to be a strongly NP-hard problem. Three approximation algorithms of fire-extinguishment are presented, utilizing computerized programs to simulate the experiments. Different suitable algorithms of fire-extinguishment are examined here.

    Keywords: strongly NP-hard, approximation algorithm, the
    urgent time, the weight of value.

    摘要………………………………………………………………………………i Abstract……………………………………………………………………… ii 目錄………………………………………………………………………………iii 表目錄……………………………………………………………………………v 圖目錄……………………………………………………………………………vii 第一章 緒論…………………………………………………………………1 1.1 研究動機與目的……………………………………………………1 1.2 研究方向與方法……………………………………………………2 1.3 論文架構……………………………………………………………3 第二章 文獻探討……………………………………………………………4 2.1 貪婪演算法…………………………………………………………4 2.2 旅行推銷員問題……………………………………………………5 第三章 預備知識………………………………………………………………9 3.1 演算法的相關知識…………………………………………………9 3.2 演算法的效能評估、最佳化與複雜性……………………………12 3.2.1 演算法的效能評估……………………………………………13 3.2.2 演算法的最佳化………………………………………………13 3.2.3 演算法的複雜性………………………………………………14 3.3 排程問題的模型與定義………………………………………………16 3.3.1 排程問題的模型………………………………………………16 3.3.2 排程問題的定義………………………………………………18 第四章 主要研究結果……………………………………………………………21 4.1 森林滅火模擬的排程問題……………………………………………21 4.2 森林滅火矩陣搜尋的啟發式演算法…………………………………22 4.3 近似解演算法解題舉例………………………………………………25 4.3.1 迫切時間與價值權數均不一致問題的解題舉例……………25 4.3.2 迫切時間一致問題的解題舉例………………………………37 4.3.3 價值權數一致問題的解題舉例………………………………38 4.3.4 迫切時間與價值權數均一致問題的解題例…………………39 第五章 計算機模擬實驗…………………………………………………………40 5.1 實驗環境設定…………………………………………………………40 5.2 樣本選取………………………………………………………………40 5.3 模擬實驗結果…………………………………………………………41 第六章 結論與進一步的研究……………………………………………………46 參考文獻……………………………………………………………………………48 附錄A 覆蓋N階方陣之計算複雜度推導………………………………………50 附錄B 計算機模擬執行各演算法搜尋N階方陣之結果………………………52 附錄C 本論文之程式原始碼……………………………………………………74

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