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自2023年初新冠疫情管控放开后各家公司各类岗位的人员都有被裁的消息传出但用人市场上运筹学算法岗位却反其道行之用工出现了激增。可以预见的是数据算法将从传统的机器学习算法转变到运筹学算法这一块来这跟大环境不无关系疫情三年亏损的亏损破产的破产能够活下来的公司都在降本增效各种成本包括人力成本运营成本维护成本等高筑企业急需一套能够将这些成本有效控制的方法而运筹学就是一块能够将这些成本降低又能够提升效益的敲门砖所以运筹学算法岗位如雨后春笋出现也好理解。
运筹学工程化流程
运筹学的生产应用符合一般学科知识的工程化应用流程但又有自身的一些特点具体来说可以分为以下几个环节。 明确需求界定目标任务设定目标函数 明确客户的需求将需求解读分解成若干个子模块界定每个子模块的目标任务各个模块之间的接承前启后的关系同时确定各个模块中的目标任务由哪些变量构成不同变量之间的组成关系设定目标函数。 理清变量关系构建约束条件 理清不同变量之间的逻辑关系不同变量的界限不同变量组合后的界限和其他要求条件从而构建约束条件 确定模型的求解方案包括程序设计和调试开发 模型检验和评价作答 包括检验模型的一致性、灵敏度、似然性和工程能力并用试验数据来评价模型的解的优劣。一致性是指主要参数变动时尤其是变到极值时模型得出的结果是否合理灵敏度是指输入发生微小变化时输出变化的相对大小是否合适似然性是指对于真实数据的案例模型是否适应工程能力则是指模型是否容易解出即在规定时间内算出所需的结果。 模型迭代升级在对模型结果充分评估后将模型输出的方案实施应用去解决实际问题并在方案实施过程中发现新的问题和不断进行优化不断提升模型的泛化能力和稳健性。
运筹学算法分类
运筹学的算法模型分类众多所依据也众多具体的
根据目标函数和约束函数都是否为线性可分为线性规划问题Linear programming和非线性规划问题(Non-linear programming)
根据是否有约束条件可分为约束规划(constrained programming)和无约束规划(unconstrained programming)
根据决策变量类型可分为动态规划(dynamic programming)、随机规划(stochastic programming)、几何规划(geometric programming)、整数规划(Integer programming)、混合整数规划mixed integer programming)、二次规划(quadratic programming)、分离规划(separable programming)
根据实际的决策过程是否随时间而变化可以分为分析中将决策变量分阶段并需要包含时间参量集为动态规划Dynamic Programming否则为静态规划Static Programming。
根据目标函数的寡众分为多目标规划(multi-objective programming)、和多层规划(multi-level programming)
其他分类还包括模糊规划(fuzzy)、进化计算(遗传、模因算法、差分进化、进化策略)、群智能算法(蚁群算法、粒子群算法、人工鱼群算法)
运筹学软件
俗话说得好工欲善其事必先利其器恰当的软件可以让你如鱼得水事半功倍。运筹学常用的软件梳理如下
Excel
Excel求解线性规划、整数规划等需要用到Solver工具包Excel自带免费使用。如果想要更强大的工具包可以考虑其付费升级版Analytic Solver for Excel - solver。
CPLEX
CPLEX是IBM出品的一款运筹优化工具包商用优化软件有免费的社区版。该工具继承了IBM软件的一贯的功能强大、使用复杂的特点。CPLEX算是业界标准很多公司都会要求会用CPLEX的人优先录用。CPLEX除了集成开发环境外还有Python接口可以在Python里面直接调用文档资料相对缺少一些。
Gurobi
gurobi是由美国Gurobi公司开发的新一代大规模数学规划优化器有着非常出色的优化速度和精度商用优化软件提供Python API。
Lingo
LINGO是Linear Interactive and General Optimizer的缩写即“交互式的线性和通用优化求解器”由美国LINDO系统公司Lindo System Inc.推出的可以用于求解非线性规划也可以用于一些线性和非线性方程组的求解等功能十分强大是求解优化模型的最佳选择。其特色在于内置建模语言提供十几个内部函数可以允许决策变量是整数即整数规划包括 0-1 整数规划方便灵活而且执行速度非常快。能方便与EXCEL数据库等其他软件交换数据。
python
python是一门脚本语言主要依赖于一些专门的第三方模块这里重点推荐SciPyPyomoortoolpypulpcvxpy。
参考文献
1最优化问题及其分类——决策变量、目标函数、约束条件 https://blog.csdn.net/Neurant/article/details/123797847 2运筹学的基本定义、分类 https://zhuanlan.zhihu.com/p/332260423 3常用运筹学软件整理 https://www.likecs.com/show-204569276.html 4即时配送的订单分配策略从建模和优化播 https://mbd.baidu.com/newspage/data/landingsuper?pageType1isBdboxFrom1urlext%7B%22cuid%22%3A%2208vn8lP128gKaSib0uBj8j8c-il6av8rguH38giPvtgoaSfS_PvOultsHalPt3O09IWmA%22%7Dsid_for_sharecontext%7B%22nid%22%3A%22news_10078507902386218890%22%7D
