FARIAS, P. M. S. O Problema de ordenação de rodadas e problemas de otimização associados. 2014. 127 f. (Doutorado em Ciência da Computação) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Daniel Eduardo Alencar da Silva (dealencar.silva@gmail.com) on 2015-01-23T18:15:16Z No. of bitstreams: 1 2014_tese_pmsfarias.pdf: 1600516 bytes, checksum: afaccc349ce6f2d065494cd2601913c0 (MD5) / Approved for entry into archive by Rocilda Sales(rocilda@ufc.br) on 2015-09-23T16:25:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_tese_pmsfarias.pdf: 1600516 bytes, checksum: afaccc349ce6f2d065494cd2601913c0 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-09-23T16:25:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_tese_pmsfarias.pdf: 1600516 bytes, checksum: afaccc349ce6f2d065494cd2601913c0 (MD5) Previous issue date: 2013 / This thesis is composed of three well-delineated parts. In the first part, we introduce the round sorting problem (RSP), which models the minimization of the usage of buffer for the temporary storage of packets to be forwarded in TDMA communications of wireless mesh networks. We present a complete foundation for the definition of the RSP, and show that the problem is NP-hard for two theoretical models of radio interference known in the literature. A mixed integer programming formulation is also presented for a purely combinatorial and applicationindependent generalization of the RSP, the SMSP problem. In the second part of the work, we deal with problems about queries on insertions into sequences of numbers. Our main result in this part of the thesis is to show how, after a preprocessing step which runs in linear time on a sequence A of arbitrary real numbers, it is possible to compute in constant time the greatest sum of a (circular or not) contiguous subsequence of the sequence which results from the insertion of a given real number x into a given position p of A. In the third part of the thesis, we use the query algorithms from the second part to obtain an efficient implementation of the GRASP metaheuristic applied to the SMSP problem. An experimental analysis of this implementation is described, in which the values of the solutions returned by the metaheuristic are compared with those of the solutions obtained through the mixed integer formulation, in the case of small instances, and with the available lower bound, in the case of larger instances. / Esta tese é composta de três partes bem-delineadas. Na primeira parte, nós introduzimos o "problema de ordenação de rodadas" (POR), que modela a minimização do uso de memória ("buffer") para o armazenamento temporário de pacotes a serem repassados em comunicações TDMA de redes de rádio em malha. Nós apresentamos uma fundamentação completa para a definição do POR, e mostramos que o problema é NP-difícil para dois modelos teóricos de interferência de rádio conhecidos na literatura. Uma formulação de programação inteira mista é também apresentada para uma generalização puramente combinatória e independente de aplicação do POR, o problema SMSP. Na segunda parte do trabalho, nós abordamos problemas de consulta sobre inserções em sequências de números. O nosso principal resultado nesta parte da tese é mostrar como, após um passo de pré-processamento que executa em tempo linear sobre uma sequência "A" de números reais quaisquer, é possível computar em tempo constante a maior soma de uma subsequência contígua (circular ou não) da sequência que resulta da inserção de dado um número real "x" numa dada posição "p" de "A". Na terceira parte da tese, nós utilizamos os algoritmos de consulta da segunda parte para obter uma implementação eficiente da meta-heurística GRASP aplicada ao problema SMSP. Uma análise experimental dessa implementação é descrita, onde os valores das soluções retornadas pela meta-heurística são comparados com os das soluções obtidas pela formulação inteira mista, no caso de instâncias pequenas, e com o limite inferior disponível, no caso de instâncias maiores.

Orientador: Rogerio Drummond / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-06T04:55:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fanelli_EltonGustavo_M.pdf: 1448895 bytes, checksum: 513ab9546abfaae1b9d4c5ba4ab6fa2e (MD5) Previous issue date: 2006 / Mestrado / Banco de Dados, Analise de Algoritmos e Complexidade / Mestre em Ciência da Computação

Orientador: João Meidanis / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-11T00:56:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GomesMira_CleberValgas_D.pdf: 1443128 bytes, checksum: adcf8d553b49f20bbad0fc0f56cc2aba (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O sucesso na obtenção de cadeias completas de DNA de alguns organismos tem incentivado a busca de novas técnicas computacionais capazes de analisar esse montante de informação para aplicá-lo na descoberta de novos remédios, aumento da produção de alimentos e investigação do processo de evolução dos seres vivos, entre outras aplicações. A comparação de seqüências de DNA (ou RNA) de diferentes espécies é uma das técnicas importantes para desvendar novas propriedades biológicas. Uma das maneiras de se comparar dois genomas é analisar como os dois se distinguem com base em certas mutações chamadas eventos de rearranjo em genomas. Nessa técnica de comparação, um genoma é modelado como uma seqüência de regiões que são conservadas em um conjunto de genomas. O problema de rearranjos em genomas consiste genericamente em encontrar, dados dois genomas como entrada e um conjunto de tipos de eventos de rearranjo permitidos, uma seqüência mínima de tais eventos de rearranjo que transforme um genoma em outro. No formalismo clássico de rearranjos em genomas, um genoma tem sido modelado como um conjunto de seqüências de inteiros. Cada número inteiro representa um gene e o seu sinal representa a orientação do gene no genoma. O problema de rearranjos em genomas nesse modelo é analisado de forma geral por meio de diversos diagramas e grafos que representam certas propriedades do par de genomas na entrada do problema. Neste trabalho, usamos um novo modelo para rearranjos em genomas proposto por Meidanis e Dias [39]: o formalismo algébrico. Em vez de se basear na análise de diagramas, o formalismo algébrico usa permutações na modelagem de genomas e, principalmente, utiliza resultados de grupos de permutações para analisar as propriedades de genomas e os efeitos de eventos de rearranjo. A motivação para o desenvolvimento do formalismo algébrico é a possibilidade de formalização de argumentos sobre rearranjos por meio de métodos algébricos, em vez da utilização de recursos gráficos como é feito no formalismo clássico. Esperamos que, por meio do desenvolvimento de um novo formalismo para o tratamento de problemas de rearranjos em genomas, algoritmos mais eficientes para a resolução desses problemas, ou maneiras mais simples de demonstrar alguns dos resultados clássicos na área sejam encontrados com maior facilidade. Nesse trabalho, apresentamos duas soluções simples e eficientes derivadas diretamente do formalismo algébrico para dois problemas de rearranjos em genomas (o problema de rearranjos em genomas por intercâmbio de blocos e reversões com sinais e o problema de rearranjo em genomas por fissões, fusões e reversões com sinais). Também discutimos e propomos um algoritmo polinomial para o problema de rearranjos em genomas por transposições generalizadas. Acreditamos que o sucesso na solução desses problemas possa ser estendido para outros problemas de rearranjos em genomas com a consolidação dos conceitos fundamentais do formalismo algébrico. Esperamos com essa tese convencer o leitor de que o formalismo algébrico é um modelo representativo e poderoso para tratar genomas compostos por cromossomos circulares e ao lidar com a atribuição de pesos a eventos de rearranjo. Por outro lado, não defendemos que o formalismo clássico seja simplesmente substituído pelo formalismo algébrico. Ambos os formalismos podem ser beneficiados por um processo semelhante, porém em menor escala, ao sucesso do desenvolvimento da Geometria Analítica e da Geometria Tradicional / Abstract: The success in obtaining complete sequences of DNA of some species has encouraged the search for new computational techniques for the analysis of such huge amount of information. One hopes that the results of this research could be applied for the development of new medicines, increasing food crops productivity, better understanding of the evolutionary process in live beings, among other applications. One technique for the genome analysis is the comparison of DNA (or RNA) sequences from different species. Such a comparison may reveal the similarities and differences between the genomes, which could be used in phylogeny reconstruction for instance. Two genomes can be compared by the analysis of their differences based on mutational events called genome rearrangements. The genome rearrangement problem (also called a sorting problem) consists of finding a minimum sequence of rearrangement events that transforms one genome into another and the number of rearrangement events in the sequence is called the genomic distance. In the classical formalism for genome rearrangements, a genome is usually modeled by a set of sequences of integers. Each integer represents a gene and its sign stands for the orientation of the gene in the genome. The genome rearrangement problem in this model is analyzed generally with tools such as diagrams and graphs that convey the properties of the genomes in the problem input. We use instead a new model for genome rearrangements proposed by Meidanis and Dias [39]: the algebraic formalism. Instead of being based on the analysis of diagrams, the algebraic formalism uses permutations to model genomes and the results from permutation group theory for the analysis of the properties of genomes and the effects of rearrangement events. The motivation for the development of the algebraic formalism is the possibility of stating arguments more formally by means of algebraic methods than by using graphical resources as the classical formalism does. We hope that more efficient algorithms for genome rearrangement problems or simpler proofs for classical results in the area will be more easily found due to the development of a new formalism. We present a simple, efficient solution based on the algebraic formalism for two genome rearrangement problems (the problem of genome rearrangements by block-interchanges and signed reversals and the problem of genome rearrangements by fissions, fusions, and signed reversals). We also discuss and offer a solution for the problem of genome rearrangements by generalized transpositions. We believe that the success in solving those genome rearrangement problems could be extended to other problems by consolidating the fundamental concepts of the algebraic formalism. We hope that the reader will be convinced that the algebraic formalism is representative and powerful in dealing with circular chromosomes and modeling the assignment of weights to rearrangement events. On the other hand, we do not argue in favor of a substitution of the classical formalism by the algebraic formalism. Both of these formalisms could profit by a similar, even though on a smaller scale, success of the development of the Analytic Geometry and the Traditional Geometry / Doutorado / Doutor em Ciência da Computação

FARIAS, Pablo Mayckon Silva. O problema de ordenação de rodadas e problemas de otimização associados. 2013. 127 f. Tese (Doutorado em ciência da computação)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2013. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-07-20T12:44:36Z No. of bitstreams: 1 2013_tese_pmsfarias.pdf: 1600516 bytes, checksum: afaccc349ce6f2d065494cd2601913c0 (MD5) / Approved for entry into archive by Rocilda Sales (rocilda@ufc.br) on 2016-07-25T12:05:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_tese_pmsfarias.pdf: 1600516 bytes, checksum: afaccc349ce6f2d065494cd2601913c0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-25T12:05:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_tese_pmsfarias.pdf: 1600516 bytes, checksum: afaccc349ce6f2d065494cd2601913c0 (MD5) Previous issue date: 2013 / This thesis is composed of three well-delineated parts. In the first part, we introduce the round sorting problem (RSP), which models the minimization of the usage of buffer for the temporary storage of packets to be forwarded in TDMA communications of wireless mesh networks. We present a complete foundation for the definition of the RSP, and show that the problem is NP-hard for two theoretical models of radio interference known in the literature. A mixed integer programming formulation is also presented for a purely combinatorial and applicationindependent generalization of the RSP, the SMSP problem. In the second part of the work, we deal with problems about queries on insertions into sequences of numbers. Our main result in this part of the thesis is to show how, after a preprocessing step which runs in linear time on a sequence A of arbitrary real numbers, it is possible to compute in constant time the greatest sum of a (circular or not) contiguous subsequence of the sequence which results from the insertion of a given real number x into a given position p of A. In the third part of the thesis, we use the query algorithms from the second part to obtain an efficient implementation of the GRASP metaheuristic applied to the SMSP problem. An experimental analysis of this implementation is described, in which the values of the solutions returned by the metaheuristic are compared with those of the solutions obtained through the mixed integer formulation, in the case of small instances, and with the available lower bound, in the case of larger instances. / Esta tese é composta de três partes bem-delineadas. Na primeira parte, nós introduzimos o "problema de ordenação de rodadas" (POR), que modela a minimização do uso de memória ("buffer") para o armazenamento temporário de pacotes a serem repassados em comunicações TDMA de redes de rádio em malha. Nós apresentamos uma fundamentação completa para a definição do POR, e mostramos que o problema é NP-difícil para dois modelos teóricos de interferência de rádio conhecidos na literatura. Uma formulação de programação inteira mista é também apresentada para uma generalização puramente combinatória e independente de aplicação do POR, o problema SMSP. Na segunda parte do trabalho, nós abordamos problemas de consulta sobre inserções em sequências de números. O nosso principal resultado nesta parte da tese é mostrar como, após um passo de pré-processamento que executa em tempo linear sobre uma sequência "A" de números reais quaisquer, é possível computar em tempo constante a maior soma de uma subsequência contígua (circular ou não) da sequência que resulta da inserção de dado um número real "x" numa dada posição "p" de "A". Na terceira parte da tese, nós utilizamos os algoritmos de consulta da segunda parte para obter uma implementação eficiente da meta-heurística GRASP aplicada ao problema SMSP. Uma análise experimental dessa implementação é descrita, onde os valores das soluções retornadas pela meta-heurística são comparados com os das soluções obtidas pela formulação inteira mista, no caso de instâncias pequenas, e com o limite inferior disponível, no caso de instâncias maiores.