Результаты по задаче минимизация
суммарного запаздывания для одного прибора
|
Исследуемая проблема является NP-трудной в
обычном смысле [1]. Лаулер предложил [2] псевдополиномиальный алгоритм решения общего
случая проблемы трудоемкости O(n^4 sum p_j). Шварц и др.
построили [3] алгоритмы решения проблемы,
которые были протестированы для примеров n < 600 (тестовые
примеры Поттса и Ван Вассенхова [4]).
Исследование приближенных алгоритмов решения проблемы было
проведено в работе [5], где построены
примеры, на которых известные приближенные алгоритмы находят
решение с относительной погрешностью порядка размерности
примера n. Бауэр и др. предложили алгоритм Муравьиные
колонии на базе известного метаэврестического подхода [7].
На основе найденных свойств
(подходящие позиции в оптимальном расписании) построен точный
алгоритм А [11] решения задачи минимизация
суммарного запаздывания для одного прибора $1||\sum T_j$.
Экспериментально, а затем и теоретически были выделены
наиболее сложные частные случаи, для которых алгоритм А имеет
наибольшее количество ветвлений в дереве поиска.
Для
этих наиболее сложных частных случаев построен набор
полиномиальных и псевдополиномиальных алгоритмов: В-1
(трудоёмкости $O(n \sum p_j)$), В-к ($O(n^2 \sum p_j)$), B-n
($O(n^2)$), С-1 ($O(n^2)$) [12].
Установлено, что алгоритм В-1 решает канонические
примеры из работы [9], к которым сводятся
примеры NP-полной задачи Чётно-Нечётного Разбиения.
Построен алгоритм В-1 модифицированный, который
сокращает псевдополиномиальную составляющую $(\sum p_j)$
алгоритма В-1.
Показано, что известные точные
алгоритмы Шварца, Ченга и др.[9] имеют
экспоненциальную трудоемкость для некоторых классов примеров.
Для этих классов примеров нами построены псевдополиномиальные
и полиномиальные точные алгоритмы.
Доказана
NP-трудность частного случая B-1 задачи и его связь с
классическими задачами Разбиения и Рюкзака [10].
Предложен новый подход к решению
NP-трудных задач: Графическая реализация метода динамического
программирования. Нами построены "графические алгоиртмы" для
ряда задач комбинаторной оптимизации: "Задача разбиения",
"задача о рюкзаке". Показано теоретически и экспериментально,
что графические алгоритмы значительно эффективнее известных
алгоритмов динамического программирования и применимы, в том
числе, для нецелочисленных примеров.
Построен
Гибридный алгоритм, использующий идею известного
метаэвристического алгоритма "Муравьиные колонии" и
комбинаторные свойства Правил исключения 1-4. По результатам
экспериментов, Гибридный алгоритм существенно эффективнее
алгоритма ACO на популярных тестовых примерах. Для 99.5%
примеров Гибридным алгоритмом найдено точное решение.
Относительная погрешность не превосходит 0.5 %. Среднее
необходимое количество итераций не превосходит 5 [11].
Основные результаты нашей группы
по данной задаче представлены в препринте [9].
|
Список литературы
1. Автор(ы): |
J.Du and J.Y.-T.Leung |
Название: |
Minimizing total tardiness on one processor is
NP-hard |
Публикация: |
Math. Oper. Res., 15, (1990), pp. 483-495 |
Язык: |
english |
|
2. Автор(ы): |
E.L.Lawler |
Название: |
A pseudopolynomial algorithm for sequencing jobs to
minimize total tardiness |
Публикация: |
Ann. Discrete Math., bf 1, (1977), pp. 331-342 |
Язык: |
english |
|
3. Автор(ы): |
W. Szwarc, F. Della Croce and A. Grosso |
Название: |
Solution of the single machine total tardiness
problem |
Публикация: |
Journal of Scheduling, 2, (1999), pp. 55-71 |
Язык: |
english |
|
4. Автор(ы): |
C.N.Potts and L.N.Van Wassenhove |
Название: |
A decomposition algorithm for the single machine total
tardiness problem |
Публикация: |
Oper. Res. Lett., 1 , (1982), pp. 177-182. |
Язык: |
english |
|
5. Автор(ы): |
F. Della Croce, A. Grosso, V. Paschos |
Название: |
Lower bounds on the
approximation ratios of leading heuristics for the
single-machine total tardiness problem |
Публикация: |
Journal of Scheduling, 7 , (2004), pp. 85-91 |
Язык: |
english |
|
6. Автор(ы): |
A. Lazarev, A. Kvaratskhelia, A. Tchernykh |
Название: |
Solution algorithms for the total tardiness scheduling
problem on a single machine |
Публикация: |
Workshop Proceedings of the ENC'04 International
Conference, (2004), p. 474-480 |
Язык: |
english |
|
7. Автор(ы): |
A. Bauer, B. Bullnheimer, R.F.Hartl, C. Strauss |
Название: |
Minimizing
Total Tardiness on a Single Machine Using Ant Colony
Optimization |
Публикация: |
Proceedings of the 1999 Congress on Evolutionary
Computation (CEC99), 6-9 July Washington D.C., USA,
1445-1450. |
Язык: |
english |
|
8. Автор(ы): |
D. Merkle, M. Middendorf |
Название: |
An
Ant Algorithm with a New Pheromone Evaluation Rule for Total
Tardiness Problem |
Публикация: |
EvoWorkShops 2000, LNCS 1803, Springer-Verlag,
p.287-296 |
Язык: |
english |
|
9. Автор(ы): |
Лазарев А.А., Гафаров Е.Р. |
Название: |
Теория расписаний.
Минимизация суммароного запаздывания. |
Публикация: |
Типография ВЦ РАН, 2006, 137 стр. |
Язык: |
русский |
|
10. Автор(ы): |
Лазарев А.А., Гафаров Е.Р. |
Название: |
Доказательство
NP-трудности частного случая задачи минимизация суммарного
запаздывания для одного прибора $1||\sum T_j$ |
Публикация: |
Теория и системы управления. №3 2006, стр. 120-128. |
Язык: |
русский |
|
11. Автор(ы): |
Гафаров Е.Р. |
Название: |
Гибридный алгоритм
решения задачи минимизации суммарного запаздывания для одного
прибора |
Публикация: |
Информационные технологии. №1 2007, в печати |
Язык: |
русский |
|
12. Автор(ы): |
Лазарев А.А., Кварацхелия А.Г., Гафаров Е.Р. |
Название: |
Алгоритмы решения
NP-трудной проблемы минимизации суммарного запаздывания для
одного прибора |
Публикация: |
Доклады АН. Математика. в печати |
Язык: |
русский |
|
|
Сотрудники Библиотека Задачи Ссылки Курсы Контакты Новости
|