Trong khoa học máy tính và toán học, bài toán tối ưu hóa là bài toán tìm kiếm lời giải tốt nhất trong tất cả các lời giải khả thi. Bài toán tối ưu hóa có thể được chia thành hai loại tùy thuộc vào việc các biến là liên tục hay rời rạc. Bài toán tối ưu hóa với các biến rời rạc còn được gọi là một bài toán tối ưu hóa tổ hợp. Trong một bài toán tối ưu hóa tổ hợp, chúng ta tìm kiếm một đối tượng như là một số nguyên, hoán vị hay đồ thị từ một tập hợp hữu hạn (hoặc có thể là vô hạn đếm được). Bài toán với các biến liên tục bao gồm bài toán hạn chế và bài toán đa phương thức.