russian 
english 

 

    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


Рейтинг@Mail.ru     Rambler's Top100
    Сотрудники
    Библиотека
    Задачи
    Ссылки
    Курсы
    Контакты
    Новости