解決方案
大西洋沿岸聯盟的九所學校每年一月與二月進行為期九週、共18個時段的雙循環賽,而籃球是該聯盟最大的收入來源:1995年,聯盟及其大學從這項運動獲得超過3,000萬美元,幾乎全數來自電視與廣播轉播權以及門票收入。直到1996-97賽季,賽程都是在聯盟辦公室以人工方式擬定。1991-92賽季第九支球隊(佛羅里達州立大學)加入後,電視轉播需求倍增,一項針對1996-97賽季的限制規劃嘗試所產出的賽程,在重複對戰的間隔安排上仍不理想,且未能滿足電視需求。
針對1997-98賽季,ACC轉而求助於George Nemhauser與Michael Trick。他們的系統列舉出所有合法的賽季樣式——18個時段中8場主場、8場客場、2場輪空,且最多連續兩場主場或客場——從2,304個候選樣式中保留38個。一個整數規劃組裝出九種樣式的組合(17組,每組不到一分鐘),第二個約有300個變數的整數規劃則在不到十分鐘內產生全部826個可行賽程表,全部在一台搭載CPLEX 4.0的Sun SPARCstation 20上完成。最後進行為期24小時的球隊對樣式指派列舉——約3億個選項——剩下17個可行賽程。
這些賽程被篩選至三個並提交;ACC在諮詢ESPN與Raycom後,採用其中一個作為官方男子賽程,而一份獲採用的女子賽程也出自同一系統。最困難的要求只在對話中才浮現——ESPN希望杜克對北卡羅來納的比賽排在時段10以及最終戰,這排除了完全對稱的賽程,而Raycom對二月有繁複的偏好。Nemhauser與Trick將系統能在一天內完成調整歸功於此:聯盟可以檢視實際賽程,並持續修正它真正需要的內容。
達成成果
先列舉主場/客場樣式,再以整數規劃挑選賽季
為何奏效
先將賽季拆解為主場/客場/輪空樣式,把球隊整年的樣貌與它對上哪個對手分開處理,將一個龐大的問題化為三個小問題。
在此規模下列舉的成本很低——2,304個候選樣式中只有38個合法——而組合設計理論只能刻畫少數由人工推導出的賽程表。
將實際球隊指派到樣式的工作延到最後,讓賽程表階段得以忽略各校特有的偏好,使整數規劃保持精簡且快速。
真正的綁定限制並非演算法的優雅程度,而是調整速度:ACC不斷追加較晚提出的要求,只有能在一天內完成的系統才吸收得了這些要求。
可應用之處
當利害關係人無法事先說明自身需求時,快速產生的候選賽程能讓他們了解自己真正需要什麼。列舉加上現成的最佳化方法,勝過等待優雅的方法。
後續發展
樣式—賽程表—指派的框架,成為作業研究文獻中循環賽運動賽程安排的標準範本。這段經歷也一直是現成的基準案例:2001年《Operations Research》的一篇後續研究以有限域限制規劃重新求解同一個1997-98實例,並報告相較於列舉加整數規劃有大幅加速。更深層的教訓——快速產生賽程是排程者、聯盟與轉播單位之間的協商工具——自此形塑了各聯盟的賽程安排專案。
追溯依據
參考來源
- Scheduling a Major College Basketball Conference Operations Research (INFORMS), 46(1) · pubsonline.informs.org
- Scheduling a Major College Basketball Conference (full text, author-hosted) Michael Trick, Carnegie Mellon University · mat.tepper.cmu.edu
- Modifications to the problem description of 'Scheduling a Major College Basketball Conference' Michael Trick, Carnegie Mellon University · mat.tepper.cmu.edu