定义:连通带权图的所有生成树中,权值和最小的那棵(包含图中所有顶点)。边数 = 顶点数 − 1。
| 算法 | 思路 | 适合 |
|---|---|---|
| Prim 普里姆 | 从某顶点出发,每次选一条"树内→树外"的最小权边扩展顶点 | 稠密图 |
| Kruskal 克鲁斯卡尔(教材推荐常用) | 把所有边按权从小到大依次尝试加入,形成闭环则舍弃,直到连接所有顶点 | 稀疏图;手工计算首选 |
手算模板(教材例:6 城市,边 AE=FD=200,AB=BF=AF=CD=400……):① 排序所有边权;② 依次取最短边,不构成环就保留;③ 凑够"顶点数−1"条边即止;④ 注意题目可能问"最少的方案共有几个"——权值相同的边可互换,会产生多个并列最优解(例题答案:总长 200+200+400+400+400=1600,共 3 种方案)。
核心规则:总的最大流量 = 各条路径最大流量之和;每条路径的最大流量 = 该路径各段流量的最小值(短板效应)。
手算模板(教材例答案 23 万吨/小时):
定义:在有限资源条件下,如何有效使用资源达到预定目标——一组约束条件下求目标表达式的极值。常用解法:图解法、联立方程组法。
| 解法 | 步骤与特点 |
|---|---|
| 图解法 | ① 把每个不等式画成直线;② 判定不等号方向确定解区间(可行域);③ 目标函数 N=ax+by 表现为一组平行等值线族,沿梯度方向平移至可行域顶点取最优。直观、不丢正解;计算量 O(n);适合约束少、2 个变量的情况 |
| 联立方程组法 | 两两联立约束方程求交点,代入所有不等式检验可行性,再代入目标函数比大小;可能丢失正解(最优解在 X 轴/Y 轴交点上时);计算量 O(n²);3 个及以上变量时的主要方法 |
整数要求:数学最优解若含小数(如 10/3 套),而题意要求整数 → 向可行域内取整再验证(教材例:P₂(2,10/3) 与 P₃(1,4) 同在等值线 N=14 上,因 x,y 须为整数取 P₃ → 利润最大 14 万元,答案 B)。
解的 4 种可能:① 唯一最优解——在解区间多边形的某个顶点上;② 无穷多最优解——找到两个不同最优解则必有无穷多个;③ 无界解——有无穷多解但无最优解(缺少必要约束);④ 无可行解——约束条件互相矛盾。
定义:把问题实例分解为更小的相似子问题,存储子问题的解避免重复计算,以解决最优化问题。装货最大价值问题速解:先算每种货物的单位利润 = 每件利润 ÷ 每件重量,按单位利润从高到低装,装不下整件时装"剩余吨位内单位利润次高"的组合(教材例:载重 10 吨,D 单位利润 54 元/吨最高装 2 件 8 吨,剩 2 吨装 A 两件 → 2×216+2×53=538 元,答案 D)。
EMV = Σ(每个可能结果的收益 × 发生概率);比较各方案 EMV 取优。常与决策树相辅相成。解题技巧:决策树在最左边做决策,所以要从右向左逐层计算化简。
教材例(水路 vs 陆路):货物 9000 元,陆路成本恒 1000 元;水路一般 700 元、遇暴风雨损失 10%(900 元)+运费 700=1600 元,暴风雨概率 15% → 水路期望成本 = 700×85% + 1600×15% = 835 元 < 1000 元 → 选水路。
多级决策树(教材例:大厂 vs 小厂 7 年总收益):先算最右端后 5 年各节点期望值(按销路概率加权×5 年),再算前 2 年期望值并扣除初期投资,比较总收益——建大厂 [200×0.7+(−20)×0.3]×2+(780×0.7+10×0.3)−500=317 万元 > 建小厂 288 万元 → 选建大厂(总收益略多于 300 万元)。
适用:无法估计各状态发生概率时,按决策者主观倾向决策。
| 准则 | 别名 | 决策原则 | 操作(以教材收益表为例) |
|---|---|---|---|
| 乐观主义准则 | 最大最大准则 | 大中取大 | 各方案先取最大收益,再从中取最大者 → 积极(500) |
| 悲观主义准则 | 最大最小准则 | 小中取大 | 各方案先取最小收益,再从中取最大者 → 保守(200) |
| 折中主义准则 | 乐观系数法 | α·最大收益 + (1−α)·最小收益 | 给乐观系数 α 加权调和(大纲提及) |
| 等可能性准则 | 拉普拉斯准则 | 各状态等概率取期望 | 每种状态概率 = 1/n,算平均收益取最大 |
| 后悔值准则 | 最小最大后悔值 | 大中取小(后悔值) | 见下方三步法 → 稳健(250) |
后悔值三步法(真题必会):