Constraint-Based Local Search pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Hentenryck, Pascal Van/ Michel, Laurent

出品人:

页数:448

译者:

出版时间:2009-9

价格:$ 24.86

装帧:

isbn号码:9780262513487

丛书系列:

图书标签:

约束满足
局部搜索
人工智能
优化算法
组合优化
启发式算法
约束编程
搜索算法
问题求解
算法设计

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具体描述

The ubiquity of combinatorial optimization problems in our society is illustrated by the novel application areas for optimization technology, which range from supply chain management to sports tournament scheduling. Over the last two decades, constraint programming has emerged as a fundamental methodology to solve a variety of combinatorial problems, and rich constraint programming languages have been developed for expressing and combining constraints and specifying search procedures at a high level of abstraction. Local search approaches to combinatorial optimization are able to isolate optimal or near-optimal solutions within reasonable time constraints.This book introduces a method for solving combinatorial optimization problems that combines constraint programming and local search, using constraints to describe and control local search, and a programming language, COMET, that supports both modeling and search abstractions in the spirit of constraint programming.After an overview of local search including neighborhoods, heuristics, and metaheuristics, the book presents the architecture and modeling and search components of constraint-based local search and describes how constraint-based local search is supported in COMET. The book describes a variety of applications, arranged by meta-heuristics. It presents scheduling applications, along with the background necessary to understand these challenging problems. The book also includes a number of satisfiability problems, illustrating the ability of constraint-based local search approaches to cope with both satisfiability and optimization problems in a uniform fashion.

《算法的优雅：探索组合优化之美》在现代信息爆炸的时代，我们每天都面临着海量的数据和纷繁复杂的决策。如何从无序中提炼有序，如何在众多可能性中寻找到最优解，成为了一个至关重要的问题。本书《算法的优雅：探索组合优化之美》正是为了解答这些挑战而生，它将带领读者一同走进组合优化这一引人入胜的算法领域，领略其理论的深度与实践的广度。本书内容概览：组合优化问题，顾名思义，是指在有限的离散选项集合中寻找最佳解决方案的问题。从日常生活的行程规划、资源分配，到科技前沿的人工智能、生物信息学，再到工业生产的物流配送、生产调度，组合优化问题的身影无处不在。本书旨在系统地介绍解决这类问题的经典算法和前沿方法。第一部分：组合优化的基石——理解问题与基础概念什么是组合优化？我们将从最基本的概念出发，清晰地定义组合优化问题的内涵，区分它与连续优化等其他优化问题的不同之处。通过一系列贴近生活的例子，如旅行商问题、背包问题，让读者初步领略组合优化的魅力与挑战。问题的表示与建模：如何将现实世界中的问题转化为数学模型是解决组合优化的第一步。本书将介绍图论、整数规划、逻辑表达式等常用的建模工具，帮助读者学习如何准确、高效地表示一个组合优化问题。复杂性理论的视角：并非所有组合优化问题都能在合理的时间内找到精确解。我们将引入P类问题、NP类问题、NP-完全问题等概念，让读者理解问题求解的难度，并认识到近似算法和启发式算法的重要性。第二部分：精确求解的艺术——枚举与回溯的智慧穷举法的威力与局限：对于规模较小的问题，穷举法是保证找到最优解的最直接方式。本书将详细介绍如何系统地枚举所有可能的解决方案，并分析其计算复杂度，帮助读者理解其适用范围。回溯法的优雅：回溯法是一种通过深度优先搜索来解决问题的算法。它能够在搜索过程中剪枝，避免不必要的计算。我们将通过经典的N皇后问题、数独求解等案例，深入剖析回溯法的原理、实现技巧以及优化策略。分支定界法的精妙：分支定界法是一种更加高效的精确求解方法，它通过构建问题搜索树，并利用界限信息来剪枝。本书将详细介绍分支定界法的核心思想、如何设计有效的界限函数，以及它在求解整数规划问题中的应用。第三部分：逼近最优的策略——近似算法与启发式方法的崛起贪心算法的直觉：贪心算法是一种简单直观的求解策略，它在每一步都选择当前最优的局部解，期望最终能够得到全局最优解。本书将介绍不同场景下贪心算法的设计原则，并分析其近似比，如最小生成树（Prim/Kruskal算法）、霍夫曼编码等。动态规划的动态思维：动态规划以“分而治之”的思想，将复杂问题分解为相互重叠的子问题，通过存储子问题的解来避免重复计算。本书将深入讲解动态规划的核心思想，并展示其在背包问题、最长公共子序列、最短路径等问题上的应用。近似算法的设计范式：对于NP-hard问题，寻找一个能在多项式时间内找到接近最优解的近似算法至关重要。我们将介绍多种近似算法的设计策略，包括缩放与舍入、线性规划松弛等。启发式算法的实践指南：当精确解法过于耗时，且对解的质量要求不是极其严格时，启发式算法便成为首选。本书将详细介绍一些常用的启发式算法，如爬山法、模拟退火、禁忌搜索等。我们将深入探讨它们的原理、参数调整以及在实际问题中的应用案例，如函数优化、调度问题等。第四部分：算法的进阶与现代发展局部搜索的精炼：局部搜索是一种通过在解空间中不断迭代改进来寻找最优解的强大技术。本书将深入探讨局部搜索的基本概念，包括邻域结构、评价函数、搜索策略等。我们将通过具体案例，如图着色问题、满意度约束满足问题等，展示局部搜索如何有效地探索解空间。元启发式算法的融合与创新：为了克服单一启发式算法的局限性，研究人员发展出了更加强大的元启发式算法。本书将介绍一些主流的元启发式算法，如遗传算法、粒子群优化、蚁群算法等。我们将分析它们的仿生学原理，以及如何将它们与其他算法相结合，以获得更优的性能。约束编程的强大表达力：约束编程是一种声明式的编程范式，它通过定义变量和约束来描述问题，然后由求解器自动搜索满足约束的解。本书将介绍约束编程的基本概念，如变量、域、约束、传播、搜索等，并展示其在求解调度、资源分配、配置等问题上的独特优势。现代求解器与工具：掌握算法原理固然重要，但了解和使用现有的优秀求解器和工具能够极大地提高解决问题的效率。本书将简要介绍一些流行的组合优化求解器（如CPLEX, Gurobi, MiniZinc等）及其应用场景。本书的特色：理论与实践并重：本书不仅深入剖析了组合优化算法的理论基础，更提供了大量的实际案例和代码示例，帮助读者将理论知识转化为解决实际问题的能力。循序渐进，易于理解：从基础概念到高级算法，本书的章节安排逻辑清晰，内容循序渐进，适合不同背景的读者学习。启发性与前沿性：在介绍经典算法的同时，本书也关注了组合优化领域的前沿研究方向，激发读者的思考和探索。语言生动，引人入胜：我们力求用清晰、生动的语言阐述复杂的算法概念，让读者在轻松愉快的氛围中掌握知识。《算法的优雅：探索组合优化之美》是一本献给所有对算法、数据科学、人工智能以及解决复杂问题充满热情读者的礼物。无论您是计算机科学专业的学生，还是希望提升问题解决能力的开发者，亦或是对算法之美心生向往的研究者，本书都将为您打开一扇通往组合优化世界的大门，让您体验算法带来的智慧与力量。