Discrete Nonlinear Optimization by State-Space Decompositions

数学优化 线性规划 计算机科学 次模集函数 非线性系统 最优化问题 整数规划 放松(心理学) 最短路径问题 数学 图形 理论计算机科学 心理学 社会心理学 物理 量子力学
作者
David Bergman,Andre A. Ciré
出处
期刊:Management Science [Institute for Operations Research and the Management Sciences]
卷期号:64 (10): 4700-4720 被引量:40
标识
DOI:10.1287/mnsc.2017.2849
摘要

This paper investigates a decomposition approach for binary optimization problems with nonlinear objectives and linear constraints. Our methodology relies on the partition of the objective function into separate low-dimensional dynamic programming (DP) models, each of which can be equivalently represented as a shortest-path problem in an underlying state-transition graph. We show that the associated transition graphs can be related by a mixed-integer linear program (MILP) so as to produce exact solutions to the original nonlinear problem. To address DPs with large state spaces, we present a general relaxation mechanism that dynamically aggregates states during the construction of the transition graphs. The resulting MILP provides both lower and upper bounds to the nonlinear function, and it may be embedded in branch-and-bound procedures to find provably optimal solutions. We describe how to specialize our technique for structured objectives (e.g., submodular functions) and consider three problems arising in revenue management, portfolio optimization, and healthcare. Numerical studies indicate that the proposed technique often outperforms state-of-the-art approaches by orders of magnitude in these applications. Data and the online appendix are available at https://doi.org/10.1287/mnsc.2017.2849 . This paper was accepted by Yinyu Ye, optimization.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Rong完成签到,获得积分10
刚刚
天天快乐应助踏实的兔子采纳,获得10
1秒前
Owen应助干净的烧鹅采纳,获得10
1秒前
Owen应助冷锅鱼采纳,获得10
1秒前
李翼龙太郎完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
wxl完成签到,获得积分10
1秒前
哇哦完成签到,获得积分10
2秒前
跳跃的梦凡完成签到,获得积分10
3秒前
玮玮发布了新的文献求助10
4秒前
大师现在发布了新的文献求助20
4秒前
5秒前
咩鹿酱完成签到,获得积分10
5秒前
搜集达人应助bilin采纳,获得10
6秒前
6秒前
6秒前
纵横完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
zhu1230完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
7秒前
共享精神应助Jupiter 1234采纳,获得10
7秒前
8秒前
Haha发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
坚强忆山完成签到,获得积分10
8秒前
丘比特应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
天天快乐应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
脑洞疼应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
所所应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
爱睡觉的MVP完成签到,获得积分10
8秒前
隐形曼青应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
wy.he应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
wy.he应助科研通管家采纳,获得12
9秒前
9秒前
wxl发布了新的文献求助10
9秒前
Hello应助777777777ky采纳,获得10
9秒前
彭于晏应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
晶种分解过程与铝酸钠溶液混合强度关系的探讨 8888
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6421583
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8240602
关于积分的说明 17513705
捐赠科研通 5475445
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2892465
邀请新用户注册赠送积分活动 1868848
关于科研通互助平台的介绍 1706227