第一篇：修正單純形法求解約束優(yōu)化問(wèn)題

修正單純形法求解約束優(yōu)化問(wèn)題

姓名 王鐸 學(xué)號(hào) 2007021271 班級(jí) 機(jī)械078 日期 2010/6/23

一．問(wèn)題分析

求解約束優(yōu)化問(wèn)題中，假如目標(biāo)函數(shù)和約束條件都是線性的，像這類約束函數(shù)和目標(biāo)函數(shù)都是線性函數(shù)的優(yōu)化問(wèn)題稱作線性規(guī)劃問(wèn)題。從實(shí)際問(wèn)題中建立數(shù)學(xué)模型一般有以下三個(gè)步驟：

1.根據(jù)影響所要達(dá)到目的的因素找到?jīng)Q策變量；

2.由決策變量和所在大道目的之間的函數(shù)關(guān)系確定目標(biāo)函數(shù)； 3.有決策變量所受的限制條件確定決策變量所要滿足的約束條件；

求解線性規(guī)劃問(wèn)題的基本方法是單純形法，而本文研究的是修正單純形法。1965 年由J.A.Nelder 等提出。是在基本單純形優(yōu)化法的基礎(chǔ)上，引入了反射、擴(kuò)展與收縮等操作規(guī)則，變固定步長(zhǎng)推移單純形為可變步長(zhǎng)推移單純形，在保證優(yōu)化精度的條件下，加快了優(yōu)化速度。是各種單純形優(yōu)化法在分析測(cè)試中應(yīng)用最廣的一種。二．?dāng)?shù)學(xué)模型

1、線性規(guī)劃問(wèn)題的formalization 問(wèn)題(1.1)稱為線性規(guī)劃問(wèn)題： x= arg min_x c^T x s.t.Ax=b x>=0(1.1)其中x為n維列向量，A為m*n的矩陣，b和c分別為m,n維的常數(shù)向量。

任意一個(gè)線性不等式組約束下求解線性函數(shù)的最大最小值問(wèn)題都可以歸結(jié)到問(wèn)題(1.1)來(lái)。

比如

A(i,:)x <= b(i)<=> A(i,:)x + y(i)= b(i)y(i)>=0(1.2)A(i,:)x >= b(i)<=> A(i,:)xB^-N x_N(1.5)代入c^T x: z=c^Tx =c_B^T B^-bB^-N x_NB^(B^-N)(i,:)<=0則對(duì)任意的l有x_B>=0，此時(shí)該問(wèn)

題無(wú)最優(yōu)解）=> l=min{(B^-b)(j)/(B^-N)(i,j), j=1,2,...,m } 若l=(B^-b)(r)/(B^-N)(i,r)，則x_r=0,x_i=l 把x_i添入x_B，把x_r添入x_N，再用上述過(guò)程進(jìn)行計(jì)算

3、有效單純形法

每次將x_i入基x_r出基時(shí)，B要變動(dòng)，此時(shí)導(dǎo)致無(wú)論用x_N表示x_B(1.5)還是c^Tx(1.6)都要重新計(jì)算一遍B^-，如何利用B變動(dòng)前后的關(guān)系有效計(jì)

算(1.5,1.6)就是有效單純形法所要解決的問(wèn)題。假設(shè)變動(dòng)后的B為B'，B^-為已知。因?yàn)?B' x'_B + N' x'_N= b' 所以

B^-B' x'_B + B^-N' x'_N = B^-b' => x'_B =(B^-B')^-(B^-b'c_B^T B^-N x_N + c_N^T x_N(1.6)x_N的系數(shù)全部為正，此時(shí)達(dá)到最優(yōu)，則-c_B^T B^-N + c_N^T >=0 => c_N-N^Tw >=0 => A^Tw=[B , N]^T w=[B^Tw;N^Tw]<=[c_B;c_N]=c 因此，w也是(1.10)的可行解。進(jìn)一步由x=[x_B,x_N]=[B^-b,0] w^Tb=c_B^TB^-b=c^Tx 由弱對(duì)偶定理，w^Tb總是小于c^Tx的，因此當(dāng)它們相等時(shí)，w必為對(duì)偶問(wèn)題的最優(yōu)解

對(duì)偶定理： 原問(wèn)題和對(duì)偶問(wèn)題中若一方有最優(yōu)解，則另一方也有最優(yōu)解，且兩個(gè)問(wèn)題的最優(yōu)值一致。

6、靈敏度分析。

主要一個(gè)結(jié)論：

在(1.1)中b的微小變化不影響最優(yōu)基的選擇，而b的增加將引起c^Tx的增加，其增加的比例dc^Tx/db_i=w_i，b的減小將引起c^Tx的減小。

下面說(shuō)明這一點(diǎn) 假設(shè)(1.1)變?yōu)?x= arg min_x c^T x s.t.Ax=b+db x>=0(1.11)若，此

時(shí)

仍

成立

B^-(b+db)>=0，即x'=[x'_B,x'_N]=[B^-(b+db),0]>=0則有c_N^T-c_N^TB^-N>=0，最優(yōu)條件仍舊滿足（就是c^Tx用x_N表出后，所有系數(shù)非負(fù)仍舊成立），因此B仍為擾動(dòng)之后的最優(yōu)基。

7.流程圖

三．計(jì)算程序

function [y,A]=danchun(A,x,y)[m,n]=size(A);if min(A(1,1:n-1))<0 flag=0;else flag=1;end while flag==0 [h1,j]=min(A(1,1:n-1));for p=2:m if A(p,j)<=0 | A(p,n)==0 q(p-1)=inf;else q(p-1)=A(p,n)./A(p,j);end end [h2,i]=min(q);y(i)=x(j);i=i+1;A(i,:)=A(i,:)./A(i,j);for k=1:m if k~=i A(k,:)=A(k,:)+(-A(k,j)).*A(i,:);end end if min(A(1,1:n-1))<0 flag=0;else flag=1;end end 實(shí)例：

f = inline('2x(1).^2+(x(2)-3).^2')[x fval flag] = danchun(f , [0;0])x =

0

1.0000 fval = 8.0064e-027 flag =

四．計(jì)算結(jié)果分析

經(jīng)檢驗(yàn)計(jì)算結(jié)果符合約束且為優(yōu)化最優(yōu)解

第二篇：遺傳算法求解TSP問(wèn)題實(shí)驗(yàn)報(bào)告

人工智能實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)六

遺傳算法實(shí)驗(yàn)II

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

熟悉和掌握遺傳算法的原理、流程和編碼策略，并利用遺傳求解函數(shù)優(yōu)化問(wèn)題，理解求解TSP問(wèn)題的流程并測(cè)試主要參數(shù)對(duì)結(jié)果的影響。

二、實(shí)驗(yàn)原理：

旅行商問(wèn)題，即TSP問(wèn)題（Traveling

Salesman

Problem）是數(shù)學(xué)領(lǐng)域中著名問(wèn)題之一。假設(shè)有一個(gè)旅行商人要拜訪n個(gè)城市，他必須選擇所要走的路徑，路經(jīng)的限制是每個(gè)城市只能拜訪一次，而且最后要回到原來(lái)出發(fā)的城市。路徑的選擇目標(biāo)是要求得的路徑路程為所有路徑之中的最小值。TSP問(wèn)題是一個(gè)組合優(yōu)化問(wèn)題。該問(wèn)題可以被證明具有NPC計(jì)算復(fù)雜性。因此，任何能使該問(wèn)題的求解得以簡(jiǎn)化的方法，都將受到高度的評(píng)價(jià)和關(guān)注。

遺傳算法的基本思想正是基于模仿生物界遺傳學(xué)的遺傳過(guò)程。它把問(wèn)題的參數(shù)用基因代表，把問(wèn)題的解用染色體代表（在計(jì)算機(jī)里用二進(jìn)制碼表示），從而得到一個(gè)由具有不同染色體的個(gè)體組成的群體。這個(gè)群體在問(wèn)題特定的環(huán)境里生存競(jìng)爭(zhēng)，適者有最好的機(jī)會(huì)生存和產(chǎn)生后代。后代隨機(jī)化地繼承了父代的最好特征，并也在生存環(huán)境的控制支配下繼續(xù)這一過(guò)程。群體的染色體都將逐漸適應(yīng)環(huán)境，不斷進(jìn)化，最后收斂到一族最適應(yīng)環(huán)境的類似個(gè)體，即得到問(wèn)題最優(yōu)的解。要求利用遺傳算法求解TSP問(wèn)題的最短路徑。

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

1、參考實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)給出的遺傳算法核心代碼，用遺傳算法求解TSP的優(yōu)化問(wèn)題，分析遺傳算法求解不同規(guī)模TSP問(wèn)題的算法性能。

2、對(duì)于同一個(gè)TSP問(wèn)題，分析種群規(guī)模、交叉概率和變異概率對(duì)算法結(jié)果的影響。

3、增加1種變異策略和1種個(gè)體選擇概率分配策略，比較求解同一TSP問(wèn)題時(shí)不同變異策略及不同個(gè)體選擇分配策略對(duì)算法結(jié)果的影響。

4、上交源代碼。

四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：

1、畫(huà)出遺傳算法求解TSP問(wèn)題的流程圖。

2、分析遺傳算法求解不同規(guī)模的TSP問(wèn)題的算法性能。

規(guī)模越大，算法的性能越差，所用時(shí)間越長(zhǎng)。

3、對(duì)于同一個(gè)TSP問(wèn)題，分析種群規(guī)模、交叉概率和變異概率對(duì)算法結(jié)果的影響。

（1）

種群規(guī)模對(duì)算法結(jié)果的影響

x

0

1.1

3.5

4.5

y

1.1

5.1

4.5

實(shí)驗(yàn)次數(shù)：10

最大迭代步數(shù):100

交叉概率：0.85

變異概率：0.15

種群規(guī)模

平均適應(yīng)度值

最優(yōu)路徑

25.264

4-5-8-7-6-3-1-0-9-2

26.3428

2-9-1-0-3-6-7-5-8-4

25.1652

1-3-6-7-5-8-4-2-9-0

25.1652

0-1-3-6-7-5-8-4-2-9

25.1652

9-0-1-3-6-7-5-8-4-2

25.1652

1-0-9-2-4-8-5-7-6-3

150

25.1652

5-8-4-2-9-0-1-3-6-7

200

25.1652

1-3-6-7-5-8-4-2-9-0

250

25.1652

3-1-0-9-2-4-8-5-7-6

300

25.1652

5-8-4-2-9-0-1-3-6-7

如表所示，顯然最短路徑為25.1652m,最優(yōu)路徑為1-0-9-1-3-6-7-5-8-4-2或3-1-0-9-2-4-8-5-7-6，注意到這是一圈，順時(shí)針或者逆時(shí)針都可以。當(dāng)種群規(guī)模為10，20時(shí)，并沒(méi)有找到最優(yōu)解。因此并不是種群規(guī)模越小越好。

（2）

交叉概率對(duì)算法結(jié)果的影響

x

1.1

3.5

3.5

4.5

y

1.1

5.1

8.5

實(shí)驗(yàn)次數(shù)：15

種群規(guī)模：25

最大迭代步數(shù):100

變異概率：0.15

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

交叉概率

最好適應(yīng)度

最差適應(yīng)度

平均適應(yīng)度

最優(yōu)解

0.001

28.0447

36.6567

32.6002

9-2-6-0-5-4-8-7-3-1

0.01

27.0935

34.9943

32.1495

7-8-3-1-9-2-6-0-5-4

0.1

28.0447

35.3033

31.9372

7-3-1-9-2-6-0-5-4-8

0.15

28.0447

34.1175

31.2183

0-5-4-8-7-3-1-9-2-6

0.2

28.7108

33.9512

30.9035

3-1-9-2-6-5-0-4-7-8

0.25

28.0447

35.1623

30.7456

1-3-7-8-4-5-0-6-2-9

0.3

27.0935

31.9941

29.9428

8-3-1-9-2-6-0-5-4-7

0.35

27.0935

32.8085

30.9945

9-1-3-8-7-4-5-0-6-2

0.4

27.0935

32.5313

30.1534

1-3-8-7-4-5-0-6-2-9

0.45

27.0935

33.2014

30.1757

8-3-1-9-2-6-0-5-4-7

0.5

28.0934

33.6307

30.9026

5-0-2-6-9-1-3-8-7-4

0.55

27.0935

33.5233

29.1304

1-9-2-6-0-5-4-7-8-3

0.6

27.0935

33.2512

30.7836

3-1-9-2-6-0-5-4-7-8

0.65

28.0447

33.7003

30.9371

5-4-8-7-3-1-9-2-6-0

0.7

27.0935

32.0927

29.9502

9-1-3-8-7-4-5-0-6-2

0.75

28.0447

32.4488

30.3699

0-5-4-8-7-3-1-9-2-6

0.8

27.0935

32.1551

29.9382

7-4-5-0-6-2-9-1-3-8

0.85

27.0935

34.5399

30.3594

5-0-6-2-9-1-3-8-7-4

0.9

27.0935

32.6273

30.69

6-0-5-4-7-8-3-1-9-2

0.95

27.0935

32.4672

29.919

6-2-9-1-3-8-7-4-5-0

（注:紅色表示非最優(yōu)解）

在該情況下，交叉概率過(guò)低將使搜索陷入遲鈍狀態(tài)，得不到最優(yōu)解。

（3）

變異概率對(duì)算法結(jié)果的影響

x

1.1

3.5

3.5

4.5

y

1.1

5.1

8.5

實(shí)驗(yàn)次數(shù)：10

種群規(guī)模：25

最大迭代步數(shù):100

交叉概率：0.85

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

變異概率

最好適應(yīng)度

最差適應(yīng)度

平均適應(yīng)度

最優(yōu)解

0.001

29.4717

34.732

32.4911

0-6-2-1-9-3-8-7-4-5

0.01

29.0446

34.6591

32.3714

8-4-5-0-2-6-9-1-3-7

0.1

28.0934

34.011

30.9417

5-0-2-6-9-1-3-8-7-4

0.15

27.0935

32.093

30.2568

6-0-5-4-7-8-3-1-9-2

0.2

27.0935

32.2349

30.3144

8-7-4-5-0-6-2-9-1-3

0.25

27.0935

32.718

30.1572

4-5-0-6-2-9-1-3-8-7

0.3

27.0935

32.4488

30.2854

0-5-4-7-8-3-1-9-2-6

0.35

27.0935

33.3167

30.7748

1-3-8-7-4-5-0-6-2-9

0.4

29.0446

34.3705

31.3041

2-0-5-4-8-7-3-1-9-6

0.45

27.0935

31.374

29.6816

2-6-0-5-4-7-8-3-1-9

0.5

27.0935

32.3752

30.2211

2-9-1-3-8-7-4-5-0-6

0.55

27.0935

33.3819

30.6623

1-3-8-7-4-5-0-6-2-9

0.6

28.0934

33.2512

30.36

1-3-8-7-4-5-0-2-6-9

0.65

27.0935

32.7491

30.0201

3-1-9-2-6-0-5-4-7-8

0.7

28.7108

32.4238

30.785

1-3-8-7-4-0-5-6-2-9

0.75

27.0935

31.8928

30.2451

1-9-2-6-0-5-4-7-8-3

0.8

28.0934

31.6135

30.3471

9-1-3-8-7-4-5-0-2-6

0.85

29.662

33.2392

31.1585

2-9-1-3-7-8-4-0-5-6

0.9

28.0447

32.0387

30.4152

0-5-4-8-7-3-1-9-2-6

0.95

28.0447

31.3036

30.0067

9-1-3-7-8-4-5-0-6-2

從該表可知，當(dāng)變異概率過(guò)大或過(guò)低都將導(dǎo)致無(wú)法得到最優(yōu)解。

4、增加1種變異策略和1種個(gè)體選擇概率分配策略，比較求解同一TSP問(wèn)題時(shí)不同變異策略及不同個(gè)體選擇分配策略對(duì)算法結(jié)果的影響。

不同變異策略和不同個(gè)體選擇分配策略幾乎不影響算法運(yùn)行的時(shí)間，但會(huì)影響適應(yīng)度。

五、實(shí)驗(yàn)心得與體會(huì)

通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，更加深入體會(huì)了參數(shù)設(shè)置對(duì)算法結(jié)果的影響。同一個(gè)算法，參數(shù)值不同，獲得的結(jié)果可能會(huì)完全不同。

同時(shí)通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，使自己對(duì)遺傳算法有了更進(jìn)一步的了解。遺傳算法是一種智能優(yōu)化算法，它能較好的近似求解TSP問(wèn)題，在問(wèn)題規(guī)模比較大的時(shí)候，遺傳算法的優(yōu)勢(shì)就明顯體現(xiàn)出來(lái)，當(dāng)然不能完全保證能得到最優(yōu)解。

第三篇：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì) 背包問(wèn)題的求解

2009屆 電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)

背包問(wèn)題的求解

摘要 組合優(yōu)化問(wèn)題的求解方法研究已經(jīng)成為了當(dāng)前眾多科學(xué)關(guān)注的焦點(diǎn)，這不僅在于其內(nèi)在的復(fù)雜性有著重要的理論價(jià)值，同時(shí)也在于它們能在現(xiàn)實(shí)生活中廣泛的應(yīng)用。背包問(wèn)題是一個(gè)典型的組合優(yōu)化問(wèn)題，本課程設(shè)計(jì)用遞歸算法求解背包問(wèn)題，就是在資源有限的條件下，追求總的最大收益的資源有效分配問(wèn)題。關(guān)鍵詞 背包問(wèn)題；

遞歸算法；

1問(wèn)題描述

1.1問(wèn)題描述

背包問(wèn)題：設(shè)有不同價(jià)值、不同重量的物品n件，求從這n件物品中選取一部分的方案，使選中物品的總重量不超過(guò)指定的限制重量，但選中物品的價(jià)值之和最大。

1.2基本思想

（1）分別輸入n件物品的重量和價(jià)值。（2）采用遞歸尋找物品的方案。

（3）輸出最佳的裝填方案，包括選中的是哪幾種物品，總價(jià)值為多少。

2問(wèn)題分析

背包問(wèn)題的求解是一個(gè)很經(jīng)典的案例。對(duì)于它的分析與研究已經(jīng)到達(dá)了一定的深度，解決這個(gè)問(wèn)題有很多很多的辦法。其中遞歸方法是比較簡(jiǎn)化程序，也比較難理解的一個(gè)。

設(shè)n件物品的重量分別為w0,w1,?,wn-1,物品的價(jià)值分別為v0,v1,?,vn-1。采用遞歸尋找物品的選擇方案。設(shè)前面已經(jīng)有了多種選擇方案，并保留了其中最大的選擇方案于數(shù)組option[],設(shè)方案的的總價(jià)值存于變量maxv,當(dāng)前正在考察新方案其物品選擇情況保存于數(shù)組cop[]，嘉定當(dāng)前方案已經(jīng)考慮了前i-1件物品，現(xiàn)在正在考慮第i件物品；當(dāng)前方案已經(jīng)包含的物品的質(zhì)量之和為tw;至此，若其余物品都選擇可能的話，本方案能達(dá)到的總價(jià)值的期望值設(shè)為tv，算法引入tv是當(dāng)一旦當(dāng)前方案的總價(jià)值的期望值也小于前面方案的總價(jià)值maxv時(shí)，急需考察當(dāng)前方案變成無(wú)意義的工作，應(yīng)終止當(dāng)前方案，立即去考察下一個(gè)方案。因?yàn)楫?dāng)方案的總價(jià)值不比maxv大時(shí)，該方案不會(huì)不會(huì)再被考察。這同時(shí)保證函數(shù)后找到的方案一定會(huì)比前面的方案更好。2009屆 電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì) 對(duì)于第i件物品的選擇有兩種可能：

（1）物品i被選擇，這種可能性僅當(dāng)包含它不會(huì)超過(guò)方案總重量的限制時(shí)才是可行的。選中后，繼續(xù)遞歸去考慮其余物品的選擇；

（2）物品i不被選擇，這種可能性僅當(dāng)不包物品i也有可能會(huì)找大價(jià)值更大的方案的情況。

就此，通過(guò)不斷地對(duì)從第一件開(kāi)始的物品到第n件物品進(jìn)行選擇或是不選擇，從而從各個(gè)方案的比較中選擇出最優(yōu)方案。

采用option[]和cop[]兩個(gè)數(shù)組，來(lái)輔助完成遞歸尋找物品的選擇方案。數(shù)組option[]起到一個(gè)“旗幟”作用，用來(lái)區(qū)別于未被選擇的物品，從而達(dá)到輸出被選擇的函數(shù)。而cop[]則像是一個(gè)中間變量，它在遞歸過(guò)程中不斷地發(fā)生變化，將有效的最終數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)組option[]，起到一個(gè)橋梁作用。

3數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述

背包問(wèn)題結(jié)構(gòu)體：

struct{

int weight;

int value;

}a[N];4算法設(shè)計(jì)

4.1程序流程圖

2009屆 電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)

圖4-1 程序流程圖

4.2算法設(shè)計(jì)

根據(jù)問(wèn)題分析中的思想寫(xiě)出遞歸算法如下：

find（物品當(dāng)前選擇已達(dá)到的重量和tw,本方案可能達(dá)到的總價(jià)值為tv）｛

/*考慮物品i包含在當(dāng)前方案中的可能性*/ if（包含物品i是可接受的）｛

將物品i包含在當(dāng)前方案中；

if(i

以當(dāng)前方案作為臨時(shí)最佳方案保存；

恢復(fù)物品i不包含狀態(tài)；

｝ 2009屆 電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)

/*考慮物品i不包含在當(dāng)前方案中的可能性*/ if（不包含物品i僅是可考慮的）

if(i

以當(dāng)前方案作為臨時(shí)最佳方案保存；

｝

void find(int i,int tw,int tv)

{ int k;if(tw+a[i].weight<=limitw)

/*物品i包含在當(dāng)前方案的可能性*/ { cop[i]=1;if(imaxv)

/*物品i不包含在當(dāng)前方案的可能性*/ if(i

opion[k]=cop[k];maxv=tv-a[i].value;} } 5詳細(xì)程序清單

詳細(xì)程序清單見(jiàn)附錄。

6程序運(yùn)行結(jié)果

背包問(wèn)題求解界面如圖6-1所示。

圖6-1 背包問(wèn)題求解界面

程序調(diào)試成功。

在課程設(shè)計(jì)代碼調(diào)試過(guò)程中也出了不少差錯(cuò)，比如頭文件很容易忽略，同學(xué)指出才發(fā)現(xiàn)；一些符號(hào)像“；”也很容易丟掉或是中英文格式不正確；甚至像0和 O這種小錯(cuò)誤有時(shí)也會(huì)發(fā)生，在經(jīng)過(guò)調(diào)試和完善程序的過(guò)程中，這些錯(cuò)誤已經(jīng)全部改正。在此過(guò)程中我們學(xué)到了不少調(diào)試的技巧，極大得豐富了編程的知識(shí)，這些在程序的優(yōu)化方面幫助很大。

7心得體會(huì)

通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐，感觸較深。不僅使我們加深了對(duì)書(shū)本知識(shí)的理解，而且鍛煉了我們編寫(xiě)程序、調(diào)試程序的能力。同時(shí)，此次課程設(shè)計(jì)也充分彌補(bǔ)了課堂教學(xué)中知識(shí)的缺陷。這次課程設(shè)計(jì)由于時(shí)間有限，對(duì)有些地方考慮的還不夠周到。

2009屆 電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)

在本課題中，我們研究了如何用遞歸算法求解組合優(yōu)化問(wèn)題中的背包問(wèn)題，背包問(wèn)題是一個(gè)典型的組合優(yōu)化問(wèn)題，就是在資源有限的條件下，追求總的最大收益的資源有效分配問(wèn)題。所以我們?cè)囍盟鶎W(xué)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)以及遞歸法來(lái)解決普通的背包問(wèn)題。背包問(wèn)題的遞歸思想確實(shí)有點(diǎn)難以理解，為了理解這個(gè)思想，我們確實(shí)花了很長(zhǎng)時(shí)間，不過(guò)很高興最后經(jīng)過(guò)我們的討論掌握了這個(gè)思想。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐孝凱.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實(shí)驗(yàn).北京：清華大學(xué)出版社，2002:100-132 [2] 張乃笑.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法.北京：電子工業(yè)出版，2000:3-5 [3] 嚴(yán)蔚敏.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（C語(yǔ)言版）.北京： 清華大學(xué)出版社，2002:100-132 [4] 李春葆.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（C語(yǔ)言篇）習(xí)題與解析（修訂版）.北京：清華大學(xué)出版，2000:45-66

Knapsack problem solving

Li Shuai Zhu Zhili Kong Rongong(Department of Physics ,Dezhou University,Dezhou,253023)Abstract Combinatorial optimization problem solving method has become the focus of attention of the scientific, it not only lies in its inherent complexity has the important theoretical value, but also that they can in real life widely.Knapsack problem is a typical combinatorial optimization problem, the course is designed to use recursion algorithm for solving knapsack problem was under the condition of limited resources, the pursuit of the maximum benefit of the resources allocation problem.Keywords knapsack problem;recursive algorithm 2009屆 電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)

附錄：詳細(xì)程序清單

#include #define N 100 int limitw，/*限制的總重量*/ totv，/*全部物品的總價(jià)*/ maxv;

/*可實(shí)現(xiàn)最大總價(jià)值*/ int opion[N]，cop[N];

struct{

int weight;

int value;

}a[N];int n;

void find(int i,int tw,int tv)

{ int k;if(tw+a[i].weight<=limitw)

{ cop[i]=1;if(i

/*方案的選擇*/ /*當(dāng)前方案的選擇*/ /*背包問(wèn)題結(jié)構(gòu)體*/

/*物品種數(shù)*/ /*物品i包含在當(dāng)前方案的可能性*/ 7

2009屆 電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)

if(tv-a[i].value>maxv)

/*物品i不包含在當(dāng)前方案的可能性*/ if(i

第%d種物品（重量，價(jià)值）：”,k+1);scanf(“%d,%d”,&w,&v);a[k].weight=w;a[k].value=v;totv+=v;} printf(“背包所能承受的總重量：”);scanf(“%d”,&limitw);maxv=0;for(k=0;k

printf(“最佳裝填方案是：n”);for(k=0;k

第四篇：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)二 求解約瑟夫問(wèn)題

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)二

求解約瑟夫問(wèn)題

問(wèn)題描述：使用代表頭節(jié)點(diǎn)的循環(huán)單鏈表解決此問(wèn)題。設(shè)有n個(gè)人圍坐在一張圓桌周圍，現(xiàn)從某個(gè)人開(kāi)始從1報(bào)數(shù)，數(shù)到m的人離開(kāi)。接著從出列的下一個(gè)人開(kāi)始重新從1開(kāi)始報(bào)數(shù)，數(shù)到m的人又出列，如此下去直到所有的人都出列為止。求出他們的出列序列。

問(wèn)題分析：例如，當(dāng)n=8,m=4時(shí)，若從第一個(gè)人開(kāi)始報(bào)數(shù)（設(shè)從1開(kāi)始編號(hào)），則得到的序列是：4，8，5，2，1，3，7，6。算法：

void Josephus(int n, int m,int s)

{ //生成表頭節(jié)點(diǎn)，空單循環(huán)鏈表

LNode * HL = new LNode;

HL-> next = HL;

int i;//生成含有 n 個(gè)節(jié)點(diǎn)的、節(jié)點(diǎn)值依次為1，2……，n的帶表頭節(jié)點(diǎn)的循環(huán)單鏈表

For(i = n;i>=1;i--)

{ LNode * newptr = new LNode;

Newptr-> data = i;

newptr-> next = HL-> next;

HL-> next = newptr;}

//從表頭開(kāi)始順序查找出第s個(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)第一個(gè)開(kāi)始報(bào)數(shù)的人 LNode * ap = HL, *cp = HL->next;for(i= 1;i

ap = cp;

cp = cp->next;if(cp = = HL){ ap = HL;cp = HL->next;} } //依次使n-1個(gè)人出列 for(i=1;i

//順序查找出待出列的人，即為循環(huán)結(jié)束后cp所指向的節(jié)點(diǎn)

for(int j=1;jnext;if(cp ==HL){ ap = HL;cp = HL->next;} } //輸出cp節(jié)點(diǎn)的值，即出列的人

cout << cp->data <<”

“;//從單鏈表中刪除cp節(jié)點(diǎn)

ap-> next = cp-> next;delete cp;//使cp指向被刪除節(jié)點(diǎn)的后續(xù)節(jié)點(diǎn)

cp = ap-> next;//若cp指向了表頭節(jié)點(diǎn)，則后移ap和cp指針 if(cp = = HL){ ap = HL;cp = HL-> next;} }

//使最后一人出列

count << HL->next-> data << end1;

//刪除表頭節(jié)點(diǎn)和表頭附加節(jié)點(diǎn)

delete HL->next;

delete HL;}

補(bǔ)充操作系統(tǒng)練習(xí)：

1、有一個(gè)虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng), 每個(gè)進(jìn)程在內(nèi)存占有3頁(yè)數(shù)據(jù)區(qū)、1頁(yè)程序區(qū).剛開(kāi)始時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)為空.有以下訪頁(yè)序列: 1、5、4、1、2、3、2、1、5、4、2、4、6、5、1

試給出下列情形下的缺頁(yè)次數(shù):

(1)系統(tǒng)采用先進(jìn)先出(FIFO)淘汰算法.(2)系統(tǒng)采用最近最少使用(LRU)淘汰算法.(3)若采用優(yōu)化(OPT)淘汰算法呢?

2、設(shè)系統(tǒng)中有三類資源A、B和C，又設(shè)系統(tǒng)中有5個(gè)進(jìn)程P1，P2，P3，P4和P5.在T0時(shí)刻系統(tǒng)狀態(tài)如下：

最大需求量

已分配資源量

剩余資源量

A

B

C

A

B

C

A

B

C

P1 8

P2 4

P3 10 1

P4 3

P5 5(1)系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？如是，則給出進(jìn)程安全序列.(2)如果進(jìn)程P5申請(qǐng)1個(gè)資源類A、1個(gè)資源類B和1個(gè)資源類C，能否實(shí)施分配？為什么？

3、在一個(gè)兩道的批處理操作系統(tǒng)中，有6個(gè)作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)，它們的進(jìn)入時(shí)刻、估計(jì)運(yùn)行時(shí)間和優(yōu)先級(jí)如下表所示.作業(yè)號(hào)

進(jìn)入時(shí)刻

估計(jì)運(yùn)行時(shí)間

優(yōu)先級(jí)

JOB1

8：00

90分鐘

JOB2

8：10

30分鐘

JOB3

8：30

20分鐘

JOB4

8：50

15分鐘

JOB5

9：20

10分鐘

JOB6

9：40

5分鐘系統(tǒng)采用短作業(yè)優(yōu)先作業(yè)調(diào)度算法，作業(yè)一旦被調(diào)度運(yùn)行就不再退出.但當(dāng)有新的作業(yè)投入運(yùn)行時(shí)，可以按照優(yōu)先級(jí)進(jìn)行進(jìn)程調(diào)度.（1）試給出各個(gè)作業(yè)的運(yùn)行時(shí)間序列.（例如：JOB1：8：00-8：30，9：10-9：20，…）

（2）試計(jì)算出作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間.

第五篇：精神科保護(hù)約束問(wèn)題

精神科保護(hù)約束問(wèn)題

我國(guó)目前有各類精神疾病患者1600萬(wàn)人，年發(fā)病率約30‰［1］。衛(wèi)生部2000年中國(guó)衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)提要指出，部分城市前十名主要疾病死亡率及死因構(gòu)成顯示，精神病位列第九。所造成的負(fù)擔(dān)占我國(guó)疾病總負(fù)擔(dān)的首位，精神疾病已經(jīng)成為嚴(yán)重影響我們身心健康的疾病，同時(shí)已成為重大的公共衛(wèi)生問(wèn)題和突出的社會(huì)問(wèn)題［1］。精神疾病所導(dǎo)致的患者的非理智行為，不僅威脅著患者自身的健康，而且嚴(yán)重威脅著患者周圍人群和公眾的人身和財(cái)產(chǎn)安全。為了確?；颊呱踩谂R床護(hù)理過(guò)程中，經(jīng)常采用約束的方法來(lái)保護(hù)患者，防范意外事件的發(fā)生。保護(hù)性約束還可以有效地預(yù)防和制止精神患者沖動(dòng)、自殺、傷人、毀物等激烈的危險(xiǎn)行為，是精神科的一種非常必要的護(hù)理行為［2］。1 保護(hù)性約束的概念

保護(hù)性約束是指在精神科醫(yī)療過(guò)程中，醫(yī)護(hù)人員針對(duì)患者病情的特殊情況，對(duì)其緊急實(shí)施的一種強(qiáng)制性的最大限度限制其行為活動(dòng)的醫(yī)療保護(hù)措施，它是精神科治療護(hù)理這類特殊患者的方法之一，目的是最大限度地減少其他意外因素對(duì)患者的傷害［3］。

精神科專家賈宜誠(chéng)［4］強(qiáng)調(diào)不容許使用“緊身衣”鎖鏈一類野蠻工具進(jìn)行長(zhǎng)期約束。約束保護(hù)術(shù)是一項(xiàng)規(guī)范的精神科特殊護(hù)理操作技術(shù)，不是一種簡(jiǎn)單的捆綁技術(shù)，包含著一定的醫(yī)療風(fēng)險(xiǎn)［3］。2 約束保護(hù)的作用和應(yīng)用原則 約束保護(hù)一直是輔助治療與安全管理的有效措施之一。急性精神科病房中患者的不合作行為，沖動(dòng)暴力、逃跑、自傷、破壞規(guī)則及拒藥會(huì)造成工作人員和病員的應(yīng)激和傷害，而約束保護(hù)作為急性醫(yī)學(xué)干預(yù)手段，可減少不合作事件的發(fā)生，加強(qiáng)自身行為控制［5］。分析表明，約束保護(hù)不僅可提高患者的治療依從性，還可避免患者傷害他人、物品或自傷、自殺等，最大限度地減少其他意外因素對(duì)患者的傷害［6，10］。

謝斌等［7］建議約束保護(hù)的應(yīng)用原則：（1）患者當(dāng)時(shí)有傷害自身或者危害他人的危害性；（2）為保證患者得到及時(shí)地治療；（3）其他較少限制的措施在當(dāng)時(shí)無(wú)法提供或使用后無(wú)效。臨床約束對(duì)象 調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)：由精神癥狀導(dǎo)致的行為障礙者，如運(yùn)動(dòng)性興奮、損物、自傷、自殺［8］、口頭威脅、徒手攻擊和持物攻擊傷人的患者［9］?？拱d癇類等藥物的不良作用導(dǎo)致患者意識(shí)上的混亂，平衡能力受到影響者［6］。

在老年精神科多用于癡呆、運(yùn)動(dòng)靈活性欠佳或有行為問(wèn)題的患者，原因是患者步態(tài)不穩(wěn)以及有摔傷的危險(xiǎn)［9］。此外，針對(duì)有意識(shí)障礙、躁動(dòng)、譫妄等癥狀的老年人，約束保護(hù)可提高其治療依從性，防止意外的發(fā)生［10］。保護(hù)性約束護(hù)理的措施

對(duì)于發(fā)生沖動(dòng)、傷人、毀物、自殺、自傷的患者護(hù)士應(yīng)及時(shí)應(yīng)對(duì)，冷靜思考如何控制病區(qū)秩序，保持病區(qū)穩(wěn)定，并同時(shí)通知病區(qū)其他醫(yī)務(wù)人員，有序疏散隔離其他患者，以免造成他人傷害和引發(fā)病區(qū)混亂。

4.1 保護(hù)性約束的形式 保護(hù)性約束有兩形式，分為體力控制和機(jī)械性控制；臨床護(hù)理中大多是先體力控制后，再行機(jī)械性控制。機(jī)械性控制的用具，國(guó)內(nèi)目前以約束帶為主（見(jiàn)圖1）。圖1 約束帶及使用方法

4.2 體力控制

4.2.1 措施 興奮患者大都不合作，甚至抗拒，出現(xiàn)攻擊性行為。接觸攻擊行為的患者時(shí)，要組織4～5名醫(yī)務(wù)人員在場(chǎng)，分別站在患者四面，使患者置于工作人員之中，距離要使患者夠不著，以防遭到襲擊。遇到患者手持利器自衛(wèi)或攻擊他人時(shí)，可由一名工作人員在面吸引患者的注意力，另外2～3人從背后及側(cè)面抱住患者；如果患者靠墻站立，可用棉被等作為盾牌，直接上前抱住患者。在抱住患者時(shí)，應(yīng)先控制其雙手，并同時(shí)防止患者用牙咬、腳踢及吐口水等傷人行為，移送患者至隔離室。

4.2.2 注意事項(xiàng)（1）移動(dòng)不合作患者時(shí)，應(yīng)將力氣平穩(wěn)地使用在患者全身，不可強(qiáng)拉一肢體或部位，以防扭傷及骨折；（2）過(guò)分躁動(dòng)患者，要多安排幾名工作人員，并步調(diào)要協(xié)調(diào)一致，不要在患者面前討論控制步驟或其他相關(guān)問(wèn)題，預(yù)先要設(shè)計(jì)好方案；（3）控制時(shí)，要防止患者處于可能發(fā)生危險(xiǎn)的境地，如站在床上、樓梯上等；（4）注意不要損傷患者的重要部位，如眼、耳、頸、肋骨、腹部、睪丸等；（5）移動(dòng)病人時(shí)要注意尊重病人、保護(hù)病人，不可將手扭在背后。4.3 機(jī)械性控制

4.3.1 措施 多是在體力控制后，緊隨實(shí)施或必須臥床實(shí)施特殊治療的?？刂茣r(shí)首先同時(shí)控制其雙上肢，必要時(shí)同時(shí)還要控制雙下肢，用約束帶打成雙套結(jié)分別縛于雙腕關(guān)節(jié)和雙踝關(guān)節(jié)，稍拉緊，使之不影響血液循環(huán)、又不能脫出為宜，然后將帶子系在床緣（或床頭）上，必要時(shí)再控制肩關(guān)節(jié)，主要是防止頭部碰傷。不可將病人約束在椅背上或雙手約束后在病友中活動(dòng)，目的在于維護(hù)病人尊嚴(yán)、避免對(duì)其他病人的刺激、避免受到其他病人的攻擊、避免走路滑到跌傷。

4.3.2 注意事項(xiàng)（1）約束帶的結(jié)不宜過(guò)緊或過(guò)松，以能容進(jìn)兩指為宜，過(guò)緊易傷及皮膚及妨礙遠(yuǎn)端血液循環(huán)，造成肢端壞死，過(guò)松不能達(dá)到控制目的，同時(shí)患者解脫后可能發(fā)生意外事故；（2）密切觀察或?qū)Ｈ丝醋o(hù)，每2～3 h解松約束帶一次，帶患者如廁或給予便盆；（3）保持床鋪平整、干燥，觀察皮膚有無(wú)受壓癥狀及擦傷；（4）被約束患者必須住隔離室，防止其他患者的傷害，并做好一般護(hù)理及供給充足的水分、營(yíng)養(yǎng)，做好護(hù)理記錄；（5）如患者已安靜，可在密切注意下解除約束。5 保護(hù)性約束護(hù)理流程（1）首先對(duì)患者具體情況進(jìn)行評(píng)估（見(jiàn)表1），確實(shí)符合實(shí)施約束對(duì)象。（2）約束取下患者身上可能會(huì)損傷皮膚的物體［11］。（3）在約束時(shí)避免對(duì)患者粗暴拉扯并向患者或患者家屬充分說(shuō)明約束的目的和必要性，取得其諒解，并簽署知情同意書(shū)（見(jiàn)表2）［11］。（4）約束過(guò)程中定時(shí)巡視患者，對(duì)患者進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估（見(jiàn)表3）。尊重患者隱私，減少身體暴露部位。及時(shí)供給食物，處理大小便，保持床單清潔［11］。（5）在護(hù)理記錄單中真實(shí)、及時(shí)、準(zhǔn)確地記錄患者的病情，實(shí)施保護(hù)性約束的原因、約束的時(shí)間、約束的部位、約束部位的皮膚及肢體循環(huán)狀況，約束后患者的皮膚及軀體的變化情況和解除約束的時(shí)間、解除人等。如有糾紛時(shí)可作為法律憑據(jù)［12］。

表1 保護(hù)性約束評(píng)估

患者姓名： 性別： 年齡： 住院號(hào)： 實(shí)施約束評(píng)估： 1興奮 2敵對(duì)性 3不合作 4定向 5注意 6沖動(dòng)控制 7憤怒 8自殺行為

解除約束評(píng)估： 9合作 10交談 11進(jìn)食 12穿衣服 13大小便 14定向力 15記憶力 16注意力

17關(guān)節(jié)及肢體(包括脊柱、四肢等)18臂叢神經(jīng) 19軀體的感覺(jué) 20安靜的程度 21安靜的時(shí)間

22對(duì)自殺行為的認(rèn)識(shí)

23對(duì)沖動(dòng)、傷人、毀物行為的認(rèn)識(shí)

注：上述23項(xiàng)均細(xì)分為輕、中、重、極重4種程度，分別評(píng)1、2、3、4分。如軀體的感覺(jué)，無(wú)不舒適評(píng)1分；有時(shí)自述不舒適評(píng)2分；大聲喊叫不舒適，要求解除防護(hù)評(píng)3分；很不舒適，煩躁不安，強(qiáng)烈要求解除防護(hù)，表示配合治療和護(hù)理評(píng)4分。實(shí)施保護(hù)性約束時(shí)最適宜的分?jǐn)?shù)為3～32，解除保護(hù)性約束的分?jǐn)?shù)是1～48。

-----------------評(píng)估護(hù)士（簽字）： 評(píng)估時(shí)間： 年 月 日 時(shí) 分

表2 保護(hù)性約束知情同意書(shū)

患者姓名： 性別： 年齡： 住院號(hào)：

-----------------因病情治療護(hù)理的需要，對(duì)患者實(shí)施保護(hù)性約束，實(shí)施前需患者家屬了解實(shí)施保護(hù)性約束的原由、目的意義及可能發(fā)生的并發(fā)癥，簽字后方可操作。

一、原由及目的意義

由于精神癥狀的支配，患者存在下列情況：

①

發(fā)作期精神病患者拒絕治療、對(duì)靜脈輸液不合作?！?/p>

②

存在興奮、躁動(dòng)、自傷、傷人、毀物、自殺等行為，采用藥物或其他治療措施一時(shí)難以控制其癥狀?！?/p>

③

癲癇性精神障礙，一時(shí)無(wú)法控制其癥狀?！?④其他特殊情況，如突然沖動(dòng)。□

為了保證患者和他人的安全及防止公共財(cái)產(chǎn)受到損壞，保證治療、護(hù)理順利進(jìn)行，對(duì)患者實(shí)施保護(hù)性約束。

二、可能出現(xiàn)的并發(fā)癥

1、如約束過(guò)緊會(huì)引起勒傷，血液循環(huán)不良，壞死等；

2、如約束過(guò)久會(huì)出現(xiàn)關(guān)節(jié)僵硬、壓瘡、臂叢神經(jīng)麻痹等。

3、其他意外。

三、使用過(guò)程中請(qǐng)家屬注意

1、請(qǐng)不要隨意調(diào)節(jié)松緊度，防止并發(fā)癥；

2、使用過(guò)程中，請(qǐng)配合我們的工作，如發(fā)現(xiàn)不適，及時(shí)與我們聯(lián)系；

3、使用過(guò)程中，護(hù)士會(huì)1-2小時(shí)巡視一次。

如果您同意實(shí)施約束，請(qǐng)簽名（家屬簽字）： 與患者關(guān)系：

告知人：

時(shí) 間： 年 月 日 時(shí) 分

保護(hù)性約束的倫理問(wèn)題與法律問(wèn)題

6.1 倫理沖突和爭(zhēng)議 在護(hù)理工作中，不知如何抉擇對(duì)患者才是最好的，即出現(xiàn)了護(hù)理倫理沖突，如面對(duì)興奮、躁動(dòng)不安、毀物的患者時(shí)，護(hù)理人員面對(duì)是否要給予鎮(zhèn)靜藥或保護(hù)性約束的抉擇［13］。反對(duì)者認(rèn)為強(qiáng)制性措施侵犯了患者的基本人權(quán)，支持者認(rèn)為強(qiáng)制性措施對(duì)控制患者的暴力行為、減少對(duì)患者自身及他人的危害很有必要，同時(shí)也是治療的一個(gè)方面［9］。

雖然精神科工作人員本身對(duì)強(qiáng)制性措施的必要性并無(wú)異議，但在決定采取約束行動(dòng)的問(wèn)題上看法不一，擔(dān)心受到法律追究及家屬投訴是主要的原因［9］。另外，約束保護(hù)還可能被工作人員過(guò)度使用，如Crenshaw WB等［14］發(fā)現(xiàn)小型精神病醫(yī)院強(qiáng)制性約束的使用率較高，可能與這些醫(yī)院工作人員及病員構(gòu)成情況有關(guān)。Sailas［15］認(rèn)為盡管約束措施充滿著爭(zhēng)議，它依舊是精神病院每日實(shí)踐的重要部分，臨床實(shí)踐中保護(hù)約束的價(jià)值受到信念和習(xí)慣的影響，目前強(qiáng)制措施很難改變。

6.2 與約束相關(guān)的法律問(wèn)題 約束保護(hù)的使用雖違背了患者的自身意愿，但其宗旨是仁慈的，對(duì)危害他人安全的患者采取強(qiáng)制性措施，其法律基礎(chǔ)是保護(hù)公眾安全。對(duì)自傷、自殺行為或功能缺陷者采取強(qiáng)制性措施，其法律基礎(chǔ)是為了保護(hù)患者自身的生命和安全［9］。但如果在實(shí)施中對(duì)患者造成了損傷，由誰(shuí)承擔(dān)責(zé)任，承擔(dān)什么樣的責(zé)任? 醫(yī)務(wù)工作人員（尤其是護(hù)士）在實(shí)施了保護(hù)性約束而發(fā)生醫(yī)患糾紛后，就很可能面臨這些法律問(wèn)題［2］。

劉玉蘭對(duì)于使用保護(hù)性約束的法律依據(jù)做出解釋。她認(rèn)為護(hù)士應(yīng)熟悉與保護(hù)性約束有關(guān)的法律知識(shí)，建立相關(guān)制度、規(guī)范約束護(hù)理行為［16］。

英國(guó)1800年頒布的《精神錯(cuò)亂法》，1983年成立的《精神衛(wèi)生法》強(qiáng)調(diào)要保護(hù)精神患者的權(quán)益和財(cái)產(chǎn)，不得非法拘禁精神患者也明確了醫(yī)生有權(quán)采取強(qiáng)制措施［17］。

我國(guó)2002年4月7日正式出臺(tái)的《上海市精神衛(wèi)生條例》第一個(gè)地方性精神衛(wèi)生法規(guī)，第三十二條規(guī)定：“因醫(yī)療需要或者為防止發(fā)生意外必須對(duì)住院治療的精神疾病患者暫時(shí)采取保護(hù)性安全措施的，應(yīng)當(dāng)由精神科執(zhí)業(yè)醫(yī)師決定，并在病程記錄內(nèi)記載的說(shuō)明理由。精神疾病患者病情穩(wěn)定后，應(yīng)當(dāng)解除有關(guān)措施?！?/p>

2008年11月20日武漢市第十二屆人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第十二次會(huì)議通過(guò)，2010年5月27日湖北省第十一屆人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第十六次會(huì)議批準(zhǔn)的《武漢市精神衛(wèi)生條例》（本條例自2010年9月1日起施行）第四十一條規(guī)定：“禁止利用保護(hù)性約束措施懲罰精神障礙者。因治療需要或者防止發(fā)生傷害自身、危害他人等意外，需要對(duì)住院治療的精神障礙者暫時(shí)采取保護(hù)性約束措施的，應(yīng)當(dāng)由兩名精神科執(zhí)業(yè)醫(yī)師決定，在病歷中記載和說(shuō)明理由，并按照相應(yīng)的操作規(guī)范執(zhí)行;精神障礙者病情穩(wěn)定后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)解除保護(hù)性約束措施?！?/p>

保護(hù)性約束措施是出于醫(yī)療需要或者為防止發(fā)生意外；禁止采用該方式懲罰精神疾病患者；采取保護(hù)性安全措施應(yīng)由精神執(zhí)業(yè)醫(yī)師決定；在病程記錄內(nèi)記載和說(shuō)明理由，并按操作規(guī)范執(zhí)行；病情穩(wěn)定后，應(yīng)當(dāng)解除有關(guān)措施［18］。為了更好地執(zhí)行，相關(guān)部門也制定了在具體實(shí)施過(guò)程中的注意事項(xiàng)［7］。7 中美精神病人強(qiáng)制醫(yī)療制度之比較

對(duì)具有一定攻擊性的精神病人進(jìn)行強(qiáng)制醫(yī)療，是維護(hù)社會(huì)秩序的一項(xiàng)必要措施。各國(guó)對(duì)該問(wèn)題存在著認(rèn)識(shí)上的差異，因而有著不同的制度設(shè)計(jì)。我國(guó)對(duì)這類精神病人的強(qiáng)制醫(yī)療，在法律層面上還缺少充分的制度規(guī)范，而美國(guó)則運(yùn)用非自愿監(jiān)管制度來(lái)解決這一問(wèn)題。

7.1 對(duì)精神病人進(jìn)行強(qiáng)制醫(yī)療的權(quán)力性質(zhì)認(rèn)識(shí)不同。對(duì)于精神病人的非自愿監(jiān)管，在美國(guó)，理論上被視為國(guó)家監(jiān)護(hù)權(quán)與警察權(quán)的統(tǒng)一，而對(duì)于非自愿監(jiān)管的決定，由于涉及精神病人人身自由的限制與剝奪，因而決定權(quán)由法院經(jīng)聽(tīng)證后決定。在我國(guó)，對(duì)精神病人的強(qiáng)制醫(yī)療，其權(quán)力性質(zhì)并不清晰，雖然實(shí)踐中也看到相當(dāng)于西方國(guó)家所說(shuō)的國(guó)家監(jiān)護(hù)人和警察權(quán)的體現(xiàn)，但是權(quán)力運(yùn)作在理解上有著很大不同。從一些規(guī)范性文件的頒布主體看，對(duì)精神病人的治療歸衛(wèi)生部門管理，而精神病人的人院?jiǎn)栴}，則涉及到民政、公安和司法行政部門，而各行政機(jī)關(guān)所行使的權(quán)力性質(zhì)雖然屬于行政權(quán)的范疇，但是其職能又各有差別。對(duì)于精神病人的治療，尤其是個(gè)人和家庭無(wú)力提供醫(yī)療費(fèi)用的，政府提供免費(fèi)治療，其性質(zhì)可以看到近似于政府發(fā)揮國(guó)家監(jiān)護(hù)人的職能，不過(guò)，在我國(guó)的政治理論中，并沒(méi)有特別突出強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)，而僅僅認(rèn)為是一種特殊的社會(huì)救助措施。至于對(duì)具有一定攻擊性的精神病人進(jìn)行強(qiáng)制入院治療，公安機(jī)關(guān)和司法行政機(jī)關(guān)應(yīng)給予必要的協(xié)助，具體而言，公安機(jī)關(guān)和司法行政機(jī)關(guān)會(huì)臨時(shí)性采取強(qiáng)制性拘束手段，如此看確實(shí)涉及到警察權(quán)的使用問(wèn)題，當(dāng)然在決定是否給予強(qiáng)制醫(yī)療方面，警察權(quán)并不具有決定性，而完全是以醫(yī)療機(jī)構(gòu)的判斷為結(jié)論；公安機(jī)關(guān)運(yùn)用的強(qiáng)制性拘束手段，也類似于緊急措施，而并非治安管理處罰法或者刑事訴訟法所規(guī)定的強(qiáng)制措施。對(duì)于精神病人的強(qiáng)制住院治療的決定，法院也無(wú)權(quán)干預(yù)，完全屬于醫(yī)療機(jī)構(gòu)的職責(zé)范圍?？梢钥闯?，我國(guó)目前的精神病人強(qiáng)制入院治療制度，基本上應(yīng)歸屬于社會(huì)法的范疇，是作為一種社會(huì)救助制度來(lái)運(yùn)作的。

7.2 對(duì)精神病人采取限制人身自由措施的理解不同。即便是完全喪失辨認(rèn)和控制能力的精神病人，也有人身自由，在這點(diǎn)上并沒(méi)有任何爭(zhēng)議，只不過(guò)對(duì)于精神病人的強(qiáng)制醫(yī)療問(wèn)題，兩國(guó)在理解上也不一致。美國(guó)的法制中，精神病人的人身自由權(quán)利是在法律上予以確認(rèn)的，而且對(duì)其提供比較明確的保障，因?yàn)楫?dāng)個(gè)人權(quán)利與警察權(quán)形成對(duì)峙的時(shí)候，或者說(shuō)，警察權(quán)的運(yùn)作涉及到個(gè)人權(quán)利的時(shí)候，為維護(hù)個(gè)人權(quán)利，應(yīng)當(dāng)由作為公平力量的司法來(lái)予以解決，而且承認(rèn)他們是同樣的程序上的權(quán)利。在我國(guó)，對(duì)精神病人的強(qiáng)制入院醫(yī)療，因?yàn)樵诶斫馍蠈⒅鳛樯鐣?huì)救助、社會(huì)保障的一種具體措施，所以雖然這種措施涉及到對(duì)精神病人的人身拘束，但是卻被認(rèn)為是符合精神病人（乃至其家屬）利益的，因?yàn)榫癫∪嗽谔幱诰窦膊≈?，無(wú)法行使其人身自由權(quán)利，而這種措施有利于其利益的實(shí)現(xiàn)，因而一種類似于推定的承諾的判斷就成為這種措施的合法性根據(jù)。具體而言，精神病人在沒(méi)有辨認(rèn)和控制能力的情況下，基于對(duì)其權(quán)利的保障，出于維護(hù)其利益，而對(duì)其人身進(jìn)行拘束，從而在實(shí)質(zhì)上可以推知，這種措施是符合其意志的。此外，在我國(guó)，對(duì)具有一定攻擊性的精神病人的強(qiáng)制入院治療，主要被視為一種醫(yī)療行為，雖然在事實(shí)上具有預(yù)防性的效果，不過(guò)在理解上，仍把拘束行為視為醫(yī)療行為的一個(gè)組成部分，而作為有利于精神病人的醫(yī)療行為，同樣可以作為對(duì)精神病人進(jìn)行強(qiáng)制入院治療的正當(dāng)化根據(jù)。

7.3 適用強(qiáng)制入院治療人員范圍上的差異。從美國(guó)各州現(xiàn)有法律來(lái)看，對(duì)精神病人進(jìn)行非自愿監(jiān)管的根據(jù)是，因?yàn)槠浠加芯窦膊?。不過(guò)，對(duì)于性暴力侵犯者也可以使用這一措施。盡管性暴力侵犯者不斷實(shí)施的性侵害行為，是在一種精神變態(tài)的情形下進(jìn)行的，但是對(duì)這種人進(jìn)行監(jiān)管，與其說(shuō)是為了治療，不如說(shuō)為了預(yù)防，如此一來(lái)對(duì)其正當(dāng)性就難免提出質(zhì)疑；而更令人擔(dān)心的是，其他類型的、具有侵犯社會(huì)和他人利益危險(xiǎn)的人（例如癮君子），是否在未來(lái)也可能被作為民事監(jiān)管的對(duì)象。比較而言，在我國(guó)，使用強(qiáng)制入院治療的精神病人的范圍仍比較狹窄，主要還是限定在喪失自知力和自制力的精神病患者，而對(duì)于諸如重復(fù)性暴力侵犯者并沒(méi)有使用強(qiáng)制入院治療的可能性。造成如此差異的原因，一方面在于對(duì)精神疾病的理解存在不同，另一方面在于對(duì)這種措施的實(shí)際效用的期待不同。美國(guó)法制顯然已經(jīng)不僅僅把它作為一種單純的治療手段了。

以上三點(diǎn)，可以看出中美兩國(guó)對(duì)具有一定攻擊性的精神病人采取強(qiáng)制醫(yī)療方面存在明顯的差異。通過(guò)比較，給我們的啟示是，我國(guó)對(duì)精神病人的強(qiáng)制醫(yī)療在法制建設(shè)上亟待完善，對(duì)于權(quán)力性質(zhì)、公民權(quán)利、制度屬性等基礎(chǔ)問(wèn)題還需要進(jìn)行必要的澄清。對(duì)于精神病人的強(qiáng)制住院治療，雖乃基于人道主義的考慮，并作為社會(huì)救助、社會(huì)保障制度的一項(xiàng)內(nèi)容，然而在缺少必要保障措施的情況下，易出現(xiàn)這種“義舉”被濫用、誤用的情況，而一旦濫用、誤用，則對(duì)于精神病人或者疑似精神病人的權(quán)利救濟(jì)，就缺乏明確而有效的救濟(jì)渠道。在這點(diǎn)上，美國(guó)法制為我們提供了一個(gè)有益的參考。這并非說(shuō)，我國(guó)在完善對(duì)精神病人的強(qiáng)制醫(yī)療制度方面，一定采取美國(guó)法制的模式，而是說(shuō)，應(yīng)為這一特殊人群的權(quán)利救濟(jì)提供充分而必要的渠道。至于如何完善我國(guó)對(duì)精神病人的強(qiáng)制醫(yī)療制度，還需要全面而深入的研究。8 減少保護(hù)性約束影響的防范措施

8.1 重視法律法規(guī)教育，合法行醫(yī)，提高風(fēng)險(xiǎn)防范和法律保護(hù)意識(shí) 根據(jù)現(xiàn)代法理學(xué)的規(guī)定，醫(yī)療護(hù)理行為的合法性要具備以下三個(gè)要素：國(guó)家法律的許可和保障；具有治療目的；患者的承諾［19］。所以須學(xué)習(xí)有關(guān)法律知識(shí)、現(xiàn)行的國(guó)家醫(yī)療、護(hù)理法律法規(guī)等以增強(qiáng)侵權(quán)損害賠償意識(shí)和自我保護(hù)意識(shí)，提高預(yù)防差錯(cuò)、事故的警覺(jué)性和責(zé)任感，在實(shí)際工作中嚴(yán)格依法行事，明確護(hù)患雙方所享有的權(quán)利，更好地提高應(yīng)用法律條文，保護(hù)患者和自我［20］。

8.2 嚴(yán)格掌握保護(hù)性約束的應(yīng)用原則，加強(qiáng)專業(yè)人員基本技能培訓(xùn)和考核 掌握了保護(hù)性約束的應(yīng)用原則可使工作人員在實(shí)施保護(hù)性約束時(shí)避免盲目、隨意使用保護(hù)性約束，警示決不濫用約束并把約束作為懲罰手段來(lái)懲罰患者。保護(hù)性約束操作是精神科護(hù)理人員必須熟練掌握的基本操作，也是提高護(hù)理質(zhì)量、確保護(hù)理安全的基礎(chǔ)，張敏［21］通過(guò)對(duì)40名臨床護(hù)士保護(hù)性約束的操作培訓(xùn)后考核顯示：嫻熟的操作技巧，能敏捷地應(yīng)付患者突發(fā)的沖動(dòng)，對(duì)保障醫(yī)療安全起到積極的作用，因此，精神科護(hù)士練就專業(yè)基本功，提高專業(yè)操作技能尤為重要。

8.3 尊重人權(quán)，做好知情同意 從人權(quán)的角度上看，應(yīng)該保護(hù)患者人身安全的權(quán)利，尊重患者的人格尊嚴(yán)［22］。對(duì)確實(shí)需要實(shí)施保護(hù)性約束的患者，醫(yī)護(hù)人員須尊重患者的人格，態(tài)度和藹地向患者及其家屬充分說(shuō)明約束的目的和必要性，使患者消除恐懼和敵對(duì)行為?？赡芑颊咭蛘J(rèn)知能力受損而無(wú)法對(duì)醫(yī)護(hù)人員的決定做出正確的判斷，但對(duì)家屬來(lái)說(shuō)，至少可以減少誤解和糾紛，取得家屬的理解和配合［23］，有效地避免護(hù)患糾紛的隱患。

英國(guó)衛(wèi)生部早在1998年《人權(quán)法》草案中規(guī)定：在對(duì)精神患者實(shí)施強(qiáng)制治療前，首先應(yīng)盡可能考慮非強(qiáng)制性治療原則；在決定是否采用強(qiáng)制性治療時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮精神患者和公眾的安全原則；在實(shí)施強(qiáng)制性治療過(guò)程中，在顧及患者的最佳利益和公眾安全的同時(shí)，應(yīng)盡可能少地限制患者自由原則［18］。

我國(guó)《護(hù)士管理辦法》21、22、23條都明確規(guī)定，護(hù)士具有維護(hù)患者知情同意權(quán)，履行告知的義務(wù)。精神疾病患者是特殊群體，由于認(rèn)知功能受損而喪失辨認(rèn)控制能力，《中華人民共和國(guó)民法通則》規(guī)定:“無(wú)民事行為能力人、限制民事行為能力人的監(jiān)護(hù)人是他的法律代理人”［24］。知情同意權(quán)由其法定監(jiān)護(hù)人代理實(shí)施。

邢善勇等［25］為規(guī)范精神科護(hù)士對(duì)精神分裂癥患者實(shí)施知情同意確立了分階段告知程序，把實(shí)施約束告知作為程序的第一階段內(nèi)容，即在監(jiān)護(hù)人了解疾病的相關(guān)信息基礎(chǔ)上，醫(yī)護(hù)共同進(jìn)行書(shū)面告知，對(duì)是否同意接受治療方案，簽署精神疾病患者住院知情同意書(shū)，否則將不采取保護(hù)性強(qiáng)制措施。

8.4 制定控制和實(shí)施保護(hù)性約束的標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)估系統(tǒng)，減少和限制不合理使用 美國(guó)精神病協(xié)會(huì)對(duì)約束的使用有專門的標(biāo)準(zhǔn)，要求工作人員在實(shí)際工作中對(duì)照?qǐng)?zhí)行。原則上對(duì)患者首先采用限制性相對(duì)較小的措施，比如先住開(kāi)放或半開(kāi)放病房，視奏效情況或病情變化來(lái)決定是否提升限制性措施的級(jí)別［9］。美國(guó)精神病學(xué)護(hù)理協(xié)會(huì)還對(duì)約束做了具體規(guī)定，包括使用權(quán)限、使用對(duì)象、使用方法［26］。

為確保約束的合理使用，可以通過(guò)對(duì)精神病患者壓力和危機(jī)的準(zhǔn)確評(píng)估，以及培訓(xùn)護(hù)理人員加強(qiáng)對(duì)患者的觀察、溝通，并通過(guò)增加護(hù)士編制來(lái)減少對(duì)患者的軀體約束［27］。國(guó)外的研究者還設(shè)計(jì)了一種PICU管理量表，放在精神科急性病房以及精神科重癥病房中進(jìn)行檢測(cè)，其評(píng)分高低對(duì)減少以及指導(dǎo)約束的使用方面十分有用［28］。

一項(xiàng)保護(hù)性約束細(xì)化標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分能減少執(zhí)行的盲目性和隨意性及粗暴行為，有利于提高患者的滿意度，減少醫(yī)療糾紛，安全系數(shù)極大地提高，值得同行們借鑒和試用［29］。

一項(xiàng)建立應(yīng)激管理小組能使得保護(hù)約束使用率明顯下降，而這種保護(hù)約束率的下降并沒(méi)有引起諸如攻擊、沖動(dòng)、自殺、自傷等行為事件的上升，研究者希望將這項(xiàng)研究結(jié)果用于小型低條件的精神衛(wèi)生服務(wù)機(jī)構(gòu)［30］。

為了將精神科工作中的隔離約束行為減至最低，有研究在9所醫(yī)院中建立了相關(guān)的委員會(huì)進(jìn)行評(píng)估?？勺詈蠼Y(jié)果發(fā)現(xiàn)，評(píng)估系統(tǒng)雖然能夠輕度減少隔離約束的使用以及增加患者的滿意度，但工作人員的工作積極性受到挑戰(zhàn)，因?yàn)樗麄兊呐Ρ徽J(rèn)為與最終的結(jié)果高度不相稱［31］。因此，對(duì)此還應(yīng)進(jìn)一步探討。

8.5 尋找有效的護(hù)理方法來(lái)改善和替代約束用具使用，將約束的消極影響降低到最低限度（1）采用新用具，功能位無(wú)損傷保護(hù)性約束衣［32］、約束背心［33］、約束手套［34］、約束床［3］、肢體鎖帶［35］等改良約束方法，確保他人安全又維護(hù)患者的尊嚴(yán)，一定程度上可減少患者對(duì)約束用具的緊張恐懼等不良心理反應(yīng)。一項(xiàng)改良的約束帶應(yīng)用前后比較顯示：實(shí)施后約束引起的不良反應(yīng)及約束時(shí)間較實(shí)施前顯著減少，同時(shí)加強(qiáng)了護(hù)理人員的工作責(zé)任心，減少了約束不良反應(yīng)，縮短了約束時(shí)間，減少了患者的不舒適感，提供了更安全、有效、人性化的護(hù)理［36］。（2）給患者提供人文關(guān)懷［37］，給患者最少的限制和盡可能的自由，如果在約束期間為患者提供人性化的服務(wù)，有利于患者的康復(fù)［38］。在實(shí)際護(hù)理工作中要根據(jù)患者的實(shí)際情況來(lái)判斷是否給患者使用約束用具，及根據(jù)病情適時(shí)減少約束帶根數(shù)和約束時(shí)間，以減輕患者不適［39］。

約束后做好心理護(hù)理，避免不必要的暴露，尊重患者隱私。加強(qiáng)巡視，保持功能位、合理的松緊度、良好的末梢循環(huán)，避免肢體受傷［40，41］；協(xié)助完成生活護(hù)理；定時(shí)變換體位，對(duì)約束肢體進(jìn)行功能鍛煉［42］、保持床單清潔干燥，認(rèn)真落實(shí)床頭交接班。

陶筱琴［43］等設(shè)計(jì)的約束觀察單（表3）通過(guò)使用，有效增強(qiáng)了患者與家屬對(duì)使用保護(hù)性約束措施的知曉與理解程度，消除了誤會(huì)，贏得患者家屬對(duì)護(hù)理工作的支持與配合，充分體現(xiàn)了護(hù)理工作的科學(xué)化、人文化、規(guī)范化和證據(jù)化，不失為護(hù)理工作者給約束性保護(hù)的患者提供的安全而有尊嚴(yán)、人性化，同時(shí)又能保證臨床護(hù)理工作的正常進(jìn)行。9 小結(jié)

保護(hù)性約束作為精神科的一項(xiàng)技術(shù)有其存在的意義和價(jià)值，但是它給患者帶來(lái)的傷害以及護(hù)理工作的不利也深深的困擾著臨床工作者，我們面臨的是不斷完善使用規(guī)范以及改良技術(shù)，從而促進(jìn)精神科護(hù)理的發(fā)展。