枝刈り探索法で最適解を見つける

美容とファッションの世界で輝く最適な解決法を探る' (Biyō to fasshon no sekai de kagayaku saiteki na kaiketsuhō o saguru)

ロボキャットと猫が一緒に遊ぶ。作者によってDall·Eで作成された画像。

離散最適化問題を解決するための強力なアルゴリズム

枝刈り探索は、多くの混合整数計画(MIP)ソルバーの核となるアルゴリズムです。小さな問題や制約が多い問題に特に有用で、簡単な性質を持つため、難しい数式は必要ありません。

この実践的な記事では、数理最適化問題に深入りします。枝刈り探索アルゴリズムを使って、そのような問題を解決するための優れたテクニックに取り組みます。私たちの焦点は、猫に関連する問題になります – だって、誰が猫が好きじゃないですか?ただし、もしもあなたが犬派の方なら、私たちの議論の中で「猫」が出てくるたびに心の中で「犬」と置き換えてください。原則と手法はまったく同じです!

問題の紹介

想像してください、あなたは猫の保護施設のオーナーです。ペットの飼い主は毎日猫を連れてきて、あなたが世話をします。COVIDの間に多くの人々が猫を飼い始めましたが、現在は皆がオフィスに戻る必要があります。そのため、あなたの会社は順調に運営しています。

実際には、少し問題があります。建物の部屋にすべての猫を配置することに苦労しています。時には、要求が多すぎて人々を断る必要があります。それが、すべての猫登録に対して可能な限り最も少ない部屋数を見つけるための最適化アルゴリズムを作成することを決めた理由です。

例を見てみましょう。3匹の猫があなたの保護施設に滞在を希望しています。彼らの名前はLily、Charlie、そしてMeowsterです。これらの三匹の猫を異なる部屋にどのように分けることができるでしょうか?最大で三つの部屋が必要であり、以下は猫をグループ分けするすべての可能な解です:

猫の分割。作者による画像。

分割とベル数

ご覧の通り、3匹の猫をグループ分けする方法は5通りあります。数学では、集合の要素をグループ分けする1つの方法をパーティションと呼びます。ベル数は、…

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