Branch and Bound Method in Hindi | ब्रांच एंड बाउंड विधि क्या है?
ब्रांच एंड बाउंड विधि क्या है? (Branch and Bound Method in Hindi)
ब्रांच एंड बाउंड (Branch and Bound - B&B) एक सर्चिंग और ऑप्टिमाइज़ेशन तकनीक है, जिसका उपयोग NP-Hard और कम्प्लीट सर्च समस्याओं को हल करने के लिए किया जाता है। यह मुख्य रूप से बैकट्रैकिंग (Backtracking) पर आधारित होती है और इसका उपयोग नैपसैक समस्या (Knapsack Problem), ट्रैवलिंग सेल्समैन प्रॉब्लम (TSP), असाइनमेंट प्रॉब्लम (Assignment Problem) जैसी समस्याओं को हल करने के लिए किया जाता है।
ब्रांच एंड बाउंड की विशेषताएँ (Characteristics of Branch and Bound)
- यह बैकट्रैकिंग तकनीक का एक उन्नत रूप है।
- इसका उपयोग ऑप्टिमाइज़ेशन समस्याओं को हल करने के लिए किया जाता है।
- यह ब्रांचिंग (Branching) और बाउंडिंग (Bounding) रणनीतियों का उपयोग करता है।
- यह सुनिश्चित करता है कि समाधान का सबसे अच्छा संभव उत्तर प्राप्त हो।
ब्रांच एंड बाउंड की प्रक्रिया (Process of Branch and Bound)
1. ब्रांचिंग (Branching): समस्या को छोटे-छोटे उप-समस्याओं में विभाजित करें। 2. बाउंडिंग (Bounding): प्रत्येक उप-समस्या के लिए एक ऊपरी (Upper) और निचली (Lower) सीमा निर्धारित करें। 3. प्रूनिंग (Pruning): जिन शाखाओं से बेहतर समाधान मिलने की संभावना नहीं है, उन्हें हटा दें। 4. आगे बढ़ें: तब तक दोहराएँ जब तक कि समाधान न मिल जाए।
ब्रांच एंड बाउंड के प्रकार (Types of Branch and Bound)
| विधि | विवरण |
|---|---|
| लाइफो (LIFO) ब्रांच एंड बाउंड | स्टैक का उपयोग करके समाधान खोजता है। |
| फीफो (FIFO) ब्रांच एंड बाउंड | क्यू का उपयोग करके समाधान खोजता है। |
| बेस्ट-फर्स्ट ब्रांच एंड बाउंड | हीयूरिस्टिक अप्रोच का उपयोग करता है और सबसे अच्छे नोड को पहले प्रोसेस करता है। |
ब्रांच एंड बाउंड का छद्मकोड (Pseudocode of Branch and Bound)
1. सर्वश्रेष्ठ समाधान (Best Solution) = अनंत 2. नोड्स की प्राथमिकता सूची बनाएं। 3. जब तक सभी नोड्स प्रोसेस न हो जाएँ: a. सर्वश्रेष्ठ नोड चुनें और उसका विस्तार करें। b. यदि नोड एक समाधान है और वर्तमान सर्वश्रेष्ठ समाधान से बेहतर है, तो अपडेट करें। c. यदि बाउंडिंग के कारण समाधान संभव नहीं है, तो इसे हटा दें। 4. अंतिम समाधान लौटाएँ।
ब्रांच एंड बाउंड एल्गोरिदम का उदाहरण (Example of Branch and Bound Algorithm)
माना कि हमें 0/1 नैपसैक समस्या हल करनी है:
| वस्तु | भार (Weight) | मूल्य (Value) |
|---|---|---|
| 1 | 2 | 40 |
| 2 | 3 | 50 |
| 3 | 4 | 70 |
| 4 | 5 | 80 |
यदि बैग की क्षमता W = 5 है, तो ब्रांच एंड बाउंड का उपयोग करके हमें अधिकतम मूल्य 90 मिलेगा।
ब्रांच एंड बाउंड बनाम बैकट्रैकिंग (Branch and Bound vs Backtracking)
| विशेषता | ब्रांच एंड बाउंड | बैकट्रैकिंग |
|---|---|---|
| लक्ष्य | ऑप्टिमल समाधान खोजना | संभावित समाधान खोजना |
| समय जटिलता | O(2^N) | O(N!) |
| प्रक्रिया | बाउंडिंग के साथ सर्च | पूर्ण सर्च |
| उपयोग | नैपसैक, टीएसपी, असाइनमेंट समस्या | 8-क्वीन्स, सुडोकू, सबसेट समस्या |
ब्रांच एंड बाउंड एल्गोरिदम की समय जटिलता (Time Complexity of Branch and Bound Algorithm)
- बेस्ट केस: O(N log N)
- एवरेज केस: O(2^N)
- वर्स्ट केस: O(N!)
ब्रांच एंड बाउंड के अनुप्रयोग (Applications of Branch and Bound)
- 0/1 नैपसैक समस्या (0/1 Knapsack Problem)
- ट्रैवलिंग सेल्समैन प्रॉब्लम (Traveling Salesman Problem - TSP)
- लिनियर प्रोग्रामिंग (Linear Programming)
- शेड्यूलिंग समस्याएँ (Scheduling Problems)
- असाइनमेंट समस्या (Assignment Problem)
निष्कर्ष
ब्रांच एंड बाउंड एल्गोरिदम एक शक्तिशाली ऑप्टिमाइज़ेशन तकनीक है, जिसका उपयोग नैपसैक समस्या, टीएसपी, और असाइनमेंट समस्याओं को हल करने के लिए किया जाता है। यह बैकट्रैकिंग का एक उन्नत रूप है, जो बाउंडिंग का उपयोग करके अनावश्यक खोज से बचता है और कुशलतापूर्वक समाधान प्रदान करता है।
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