Constraint Programming (Nato a S I Series Series III, Computer and Systems Sciences) 是一本深入探讨约束编程(Constraint Programming, CP)理论、模型和应用的学术专著。该书详细阐述了约束编程作为一种强大的问题解决范式,如何通过定义变量、域和约束来刻画复杂问题,并利用搜索和推导技术来寻找满足所有约束的解。 本书首先为读者构建了约束编程的基础知识框架。它从逻辑学的角度引入了约束的基本概念,解释了什么是约束、约束的类型(如等式约束、不等式约束、集合约束等),以及如何将现实世界的问题转化为约束模型。在模型构建方面,书中详细介绍了如何识别问题中的关键变量,定义这些变量的取值范围(域),以及如何精确地表达变量之间的关系(约束)。无论是数学规划问题、调度问题、配置问题,还是组合优化问题,都能找到如何使用约束编程进行建模的详尽指导。 在核心的求解技术方面,该书不遗余力地介绍了约束编程的多种算法和技术。读者将了解到传播(propagation)算法如何通过约束的递归应用来收缩变量的域,从而减少搜索空间。书中深入探讨了各种全局约束(global constraints)的原理和实现,这些全局约束能够高效地处理特定类型的复杂关系,例如 all-different、cumulative、circuit 等,并介绍了它们的传播机制。此外,本书还详细阐述了回溯搜索(backtracking search)策略,包括如何选择变量和值进行分支,以及各种启发式搜索技术(如 first-fail、dom/ddeg)如何优化搜索过程。一些高级的搜索技术,如学习(learning)、重启(restarts)和记忆化(memoization)也在书中得到了阐述。 除了基础理论和核心算法,该书还重点关注约束编程在实际应用中的威力。它通过大量的案例研究,展示了约束编程如何有效地解决跨越多个领域的问题。在工业制造领域,它被用于优化生产计划、资源分配和装配序列。在物流运输领域,本书介绍了如何用约束编程来解决车辆路径规划、配送路线设计和仓库布局问题。在航空调度方面,书中详细阐述了如何利用约束编程来处理复杂的航班时刻表制定和机组人员排班。此外,该书还涉及了能源、通信、金融、医疗等多个行业的应用,如电力系统的负荷平衡、通信网络的资源管理、金融风险评估以及医疗资源的调度等。 为了帮助读者更好地理解和实践约束编程,书中还介绍了相关的软件工具和库。它会提及一些主流的约束编程求解器(solvers),并探讨如何使用这些工具来建模和解决实际问题。对于希望进一步深入研究的读者,书中也提供了丰富的参考文献,引导他们探索更前沿的研究方向。 总而言之,Constraint Programming (Nato a S I Series Series III, Computer and Systems Sciences) 是一部集理论深度、算法广度和应用实践于一体的力作,是任何希望掌握约束编程技术、解决复杂决策和优化问题的研究人员、工程师和高级学生的宝贵资源。它不仅教授“是什么”,更侧重于“如何做”,为读者提供了一条通往高效问题解决的坚实路径。