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统筹规划#调运选址

调运选址

一维货量固定时,最优集合点在“累计货量过半”那一点(加权中位数),最小化总运费 ∑ q_i × |x_i − x|。

直观场景

想象把所有货物用绳子挂在数轴上的各家工厂,绳子另一端要拉到同一个仓库。仓库每往左挪一点,左边人省、右边人多;当两边的“总货量”刚好平衡时,再动就不划算——这就是最优点。

推导思路

  1. 设各点位置 x₁ ≤ x₂ ≤ … ≤ xₙ,对应货量 q₁, …, qₙ,仓库设在 x。
  2. 总运费 f(x) = ∑ qᵢ × |xᵢ − x|,是一条折线形的凸函数。
  3. 考察把仓库由 x 向右移动 Δ:左边货量 L 多走 Δ,右边货量 R 少走 Δ,总成本变化 = (L − R) × Δ。
  4. 当 L < R 时向右移有益,L > R 时向左移有益,最优在 L = R(或两侧首次达到平衡)的位置 —— 即“累计货量过半”的那一家。

公式 / 要点

  • “一维 + 加权” 选址 → 加权中位数;与“算术平均”无关。
  • 如果所有 qᵢ 相等,最优点退化为普通中位数:奇数个时取正中间一家,偶数个时取中间两家之间任意点。

典型例题

1等量调运
数轴上有 5 家工厂,位置依次为 1、3、6、10、20,每家每天生产 1 吨。把货物集中到一处,仓库设在哪里运费最少?
  1. 5 家货量相同 → 取中位数。
  2. 排序后第 3 家位于 6,因此仓库设在 6。
  3. 总运费 = |1−6| + |3−6| + |6−6| + |10−6| + |20−6| = 5 + 3 + 0 + 4 + 14 = 26(吨·距离)。
2加权调运
三家工厂在数轴上的位置与日产量分别为 (2, 1 吨)、(7, 4 吨)、(12, 1 吨)。仓库设在哪运费最少?
  1. 总货量 = 1 + 4 + 1 = 6 吨,过半线在 3 吨处。
  2. 累计货量:到 x = 2 时累计 1 吨,到 x = 7 时累计 5 吨。3 吨首次出现在 x = 7 处。
  3. 仓库设在 x = 7。

小结:“按位置排序后逐一累加货量,越过总货量一半时所在的那一家”就是最优地址。

常见误区

  • 二维(平面)选址比一维复杂得多,不能直接套“中位数”;常考的“格子城”题可分别按行、列各做一次一维选址。
  • 如果题目限定仓库必须设在已有工厂处,仍按累计货量过半的那一家选;不能任取连续位置时结论不变。

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