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单纯形法是一种用于求解线性规划问题的经典算法,它通过逐步迭代的方式寻找最优解。该算法以几何学中的单纯形概念为基础,将问题转化为一系列方程组,并通过表格形式(单纯形表)来展示计算过程。
算法执行过程通常从可行解的一个顶点开始,沿着目标函数值改善的方向移动到相邻顶点。每次迭代都会生成一个新的单纯形表,其中包含当前基变量、非基变量、目标函数值以及约束条件等信息。
单纯形表的核心结构由系数矩阵、右端常数项和目标函数行组成。在每次迭代中,算法需要确定进入基的变量(通常选择能使目标函数最大程度改善的非基变量)和离开基的变量(通过最小比值测试确定),然后通过高斯-约旦消元法更新整个表格。
当目标函数行中所有系数都为非负时,算法终止,此时得到的解即为最优解。在实际应用中,单纯形法虽然理论上有指数级最坏时间复杂度,但在实践中表现良好,能够有效解决中等规模的线性规划问题。
输出最优解时需要特别注意解的几种可能情况:唯一最优解、无穷多最优解、无界解或无可行解。对于退化情况还需要特殊处理以避免循环问题。