Orientador: Flavio Keidi Miyazawa / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T04:16:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ganhoto_MarcoAlves_M.pdf: 1370660 bytes, checksum: 851eb09fb46a8ed3bfb7990592eb9a41 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Neste trabalho, investigamos abordagens para problemas de roteamento, que têm como finalidade encontrar um melhor conjunto de rotas para que veículos possam transportar mercadorias a clientes geograficamente dispersos, respeitando certas restrições, como por exemplo, a de capacidade de carga dos veículos. Para isto, além de pesquisas em diversas fontes de informações, desenvolvemos um aplicativo para auxiliar no entendimento dos algoritmos, na ilustração do texto e na realização de experimentos. A partir de observações feitas durante as execuções do aplicativo, experimentamos combinações de critérios de seleção de localidades, utilizando tais combinações durante a realização dos movimentos de intercâmbio de vértices entre rotas de uma conhecida estratégia, a Metaheurística Busca Tabu. Foram combinados critérios baseados em distâncias com critérios baseados em ângulos, para compor algoritmos que foram testados com instâncias clássicas utilizadas por diversos pesquisadores. Os resultados obtidos foram apresentados juntamente com os de outras estratégias, fornecendo valores iguais ao melhor valor conhecido para duas instâncias, e valores intermediários para as outras cinco instâncias utilizadas nos testes / In this work, we examine some approaches for vehicle routing problems, to find a best set of routes to enable companies for delivery goods or commodities to customers, respecting some constraints, such as vehicles loading capacity. To this purpose, besides researching available information sources, we have developed a software to help us to understand the algorithms issues, for enriching the text with illustrations, and for effectiving some experiments concerning to previously selected approaches. From the analysis made during running software process, we decided to arrange chosen vertices criterias, using these arrangements in the vertices interchanging movements between routes of an already know method, the Tabu Search Metaheuristic. More precisely, we have combined distances and angles criteria, to implement algorithms on which it were tested using some classical instances considered by several researchers. The obtained results are presented with those selected approaches, and it provided us two equals values to the best known solution, and five intermediate values amoung to the others used on these experiments / Mestrado / Engenharia de Software / Mestre Profissional em Computação

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2015-11-12T10:42:09Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1645681 bytes, checksum: eede2be161a471450d5d998d3d3f3ffe (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-12T10:42:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1645681 bytes, checksum: eede2be161a471450d5d998d3d3f3ffe (MD5) Previous issue date: 2015-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A otimização de percursos é de grande interesse para empresas que fornecem serviços relacionados com transporte, seja de pessoas ou de mercadorias, visto que podem levar a uma diminuição do tempo e do custo necessário para prestar um serviço e, consequentemente, elevar a lucratividade. Neste trabalho é abordado o Problema do Caixeiro Viajante com Seleção de Hotéis (PCVSH), uma variante do clássico Pro- blema do Caixeiro Viajante (PCV). No PCVSH, existe um limite de tempo imposto a uma jornada diária de trabalho. Desta forma, considerando que há um conjunto de clientes que precisam ser atendidos, há casos em que não é possível atender a todos em um mesmo dia. Levando em consideração esta restrição, é necessário es- colher hotéis, dentre um conjunto previamente fornecido, para que seja realizada a parada entre duas jornadas diárias consecutivas. O objetivo desta dissertação é apresentar, discutir e tratar o Problema do Caixeiro Viajante com Seleção de Hotéis aplicando heurísticas e comparando os resultados obtidos com aqueles disponíveis na literatura. Foram propostas três heurísticas, sendo duas baseadas em Algoritmo Memético (AM) e outra baseada na metaheurística Iterated Greedy (IG), além de um modelo de Programação Linear Inteira alternativo ao existente na literatura. / The optimization of routes is of great interest to companies that provide services related to transportation, being of peoples or goods, as they can lead to a decrease in the time and cost required to provide a service, and consequently to a raise in profitability. In this work we deal with the Travelling Salesperson Problem with Hotel Selection (PCVSH), a variant of the classic Travelling Salesperson Problem (TSP). In PCVSH there is a limit of time imposed to a daily journey of work. Thus, considering that there is a set of customers that need to be visit, there are cases in which one cannot visit all in one day. Considering this restriction, one you must choose hotels, among a previously given set, where a break will take place between two working daily journey. The aim of this work is to present, discuss and solve the Travelling Salesperson Problem with Hotel Selection applying heuristics and comparing the results with those available in the literature. Three heuristics, two based on memetic algorithm (AM) and another based on the metaheuristic Iterated Greedy (IG), and an alternative Integer Linear Programming model to the existing on the literature were proposed.

Orientador: Vinicius Amaral Armentano / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-24T03:16:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Toledo_FranklinaMariaBragionde_D.pdf: 4584915 bytes, checksum: ea92b2261f5b4ac807705153d2d8ab21 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: O problema de dimensionamento de lotes abordado neste trabalho envolve o planejamento da produção de múltiplos itens em períodos de um horizonte finito. O ambiente de produção contém máquinas paralelas distintas com restrições de capacidade. Cada item pode ser produzido em qualquer máquina e para iniciar a produção incorre-se em um tempo de preparação da máquina utilizada. O objetivo é encontrar um plano de produção que minimize a soma dos custos de preparação, produção e estoque e que seja capaz de atender a demanda dos itens sem exceder a capacidade das máquinas. Inicialmente, são apresentados algoritmos de programação dinâmica para o problema sem restrições de capacidade. A seguir, são propostos dois algoritmos branch-andbound que consideram a capacidade limitada das máquinas. O primeiro algoritmo baseia-se numa formulação de programação inteira mista com relaxação lagrangiana das restrições de capacidade do problema. O segundo foi desenvolvido a partir da representação do problema como uma rede generalizada e relaxação linear. Os dois algoritmos ótimos são utilizados para resolver instâncias pequenas e para tratar instâncias maiores foi desenvolvida uma heurística lagrangiana / Abstract: The lotsizing problem addressed in this work involves the production planning of multiple items in periods of finite horizon. The production setting consists of distinct parallel machines with capacity constraints. Each item can be produced on any machine and a setup time is incurred to start production. The objective is to find a production plan which minimizes the sum of setup, production and inventory costs and that is able to satisfy forecast demand for the items without exceeding the capacity of the machines. Initially, dynamic programming algorithms are presented for the problem without capacity constraints. Next, two branch-and-bound algorithms are proposed for the capacitated problem. The first algorithm is based on a mixed integer programming model with lagrangean relaxation of the capacity constraints. The second algorithm was developed from a network representation of the problem and linear relaxation. Both algorithms are used to solve small instances and a lagrangian heuristic is proposed to solve large instances / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Cid Carvalho de Souza / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-24T03:31:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cavalcante_CristinaCeliaBarros_M.pdf: 2965474 bytes, checksum: 985e21c3520bb2270df4c0dda2caeaf9 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Esta dissertação estuda o problema de escalonamento com restrição de mão-de-obra (SPLC) e apresenta algumas estratégias para obtenção de limitantes inferiores e de limitantes superiores para este problema NP-difícil. No que diz respeito à obtenção de limitantes inferiores para o SPLC, são apresentadas duas formulações de programação inteira e discutidos os limitantes inferiores obtidos com a relaxação linear de cada uma delas. Um algoritmo de branch-and-bound específico para o SPLC é também implementado na tentativa de se obter soluções exatas para este problema. Finalmente, é introduzida uma extensão, baseada em uma formulação de programação inteira, para um método existente na literatura para o cálculo de limitantes inferiores para problemas de escalonamento com restrição de recursos. Com relação à obtenção de limitantes superiores para o SPLC, são propostas e implementadas quatro estratégias heurísticas seqüenciais (heurística baseada em regras de prioridade, heurística baseada em classes de escalonamento, heurística baseada em programação linear e um algoritmo seqüencial de busca tabu) e duas estratégias paralelas e assíncronas (A-Team e um algoritmo paralelo de busca tabu). Um conjunto de instâncias de teste para o SPLC é gerado e disponibilizado como benchmark para ser usado na avaliação da qualidade dos limitantes inferiores e superiores obtidos neste trabalho e em outros disponíveis na literatura. Embora pouco sucesso tenha sido obtido com as estratégias propostas para obtenção de limitantes inferiores, no caso dos limitantes superiores, as estratégias paralelas e assíncronas propostas e implementadas neste trabalho mostraram-se altamente adequadas à obtenção de soluções de boa qualidade para o SPLC e são, atualmente, responsáveis pelas melhores soluções conhecidas para este problema. / Abstract: This dissertation studies the scheduling problem under labour constraints (SPLC) and presents some strategies to obtain lower and upper bounds for this NP-hard problem. Concerning the lower bounds, two integer programming formulations are presented and the lower bounds associated with their linear relaxations are discussed. A branch-and-bound algorithm is also implemented as an essay to provide exact solutions for this problem. Finally, integer programming is used as a basis to extend a procedure reported in the literature to compute lower bounds for the resourte constrained project scheduling problem. In order to get upper bounds for SPLC, four heuristic approaches (priority rule based heuristic, schedule set based heuristic, linear programming based heuristic and sequential tabu search algorithm) and two parallel strategies (A - Team and parallel tabu search algorithm) are proposed and implemented. A benchmark instance data set for SPLC is generated to be used in the evaluation of the lower and upper bounds obtained in this dissertation and in other works available in the SPLC literature. Although little success has been achieved with respect to the lower bounds, in the case of upper bounds, the parallel strategies proposed in this work have shown the applicability of such techniques in providing high quality solutions for SPLC, and are, presently, responsible for the best known solutions for this problem. / Mestrado / Mestre em Ciência da Computação

Orientador: Pedro Sergio de Souza / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Ciencia da Computação / Made available in DSpace on 2018-07-20T09:04:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Peixoto_HelvioPereira_M.pdf: 4847864 bytes, checksum: 5c12c6f491a25c85cdd5a524c7aa92e8 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Times Assíncronos perfazem uma nova técnica de resolução aproximada de problemas, baseada na utilização simultânea de diversos algoritmos heurísticos, que cooperam entre si de maneira sinérgica, encontrando soluções ótimas ou quase ótimas, as quais não seriam encontradas pelos mesmos algoritmos quando executados isoladamente. Esta nova técnica tem sido aplicada com sucesso a problemas combinatórios de grande porte. O tema central deste trabalho é o desenvolvimento de uma metodologia de especificação de TImes Assíncronos, em particular para os problemas de Otimização Combinatória de uma única função objetivo, tendo em vista a não existência de trabalhos neste sentido. O objetivo é fornecer uma seqüência de passos e sugestões que venham a facilitar e agilizar a concepção e implementação de Times Assíncrono&. Como um exemplo de aplicação da metodologia proposta, abordou-se o problema clássico de escalonamento de tarefas Flow Shop Problem de permutação, para o qual foram especificados e implementados Times Assíncronos. Os resultados obtidos por esses Times Assíncronos sobre as instâncias testadas foram tão bons quanto ou superiores às melhores soluções conhecidas. Esses testes foram efetuados de forma paralela, mostrando uma aceleração linear na obtenção dos resultados, conforme o número de processadores utilizados. Além dos Times Assíncronos para o Flow Shop Problem, desenvolveram-se novas fórmulas para cálculo de limites inferiores, demonstrando, assim, a otimalidade de algumas soluções obtidas e melhorando os limites inferiores conhecidos de dezenas de outras instâncias. / Abstract: Asynchronous Teams (A-Teams) are a new problem resolution technique that uses simultaneously various heuristic algorithms. These algorithms cooperate synergically one with the other to find optimal or nearly optimal solutions that would not be found through isolated algorithms. This technique has been successfully applied to large combinatorial problems. The main objective of this work is the development of a methodology to specify Asynchronous Teams to Combinatorial Optimization Problems with one objective function, since there is no literature about that. The purpose is to generate a sequence of steps and suggestions making the conception and implementation of Asyncbronous Teams easy and quick. As an example of the proposed methodology, Asynchronous Teams were specified and implemented to the classical permutation Flow Shop Problem. The results obtained by these A- Teams over the tested instances were equivalent or better than those published as the best known values. These A- Teams were executed in a parallel computer, showing linear speed up in the number of processors. Not on1y were the A- Teams to FSP developed, but do were two new formulas to calculate lower bounds. These lower bounds proved the optimally of two instances and improved the lower bounds of many others. / Mestrado / Mestre em Ciência da Computação

Orientador: Pedro Sergio de Souza / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-07-20T09:57:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cavalcante_VictorFernandes_M.pdf: 2124078 bytes, checksum: 931a0a025284734a0bdaf335669442c5 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Times Assíncronos consistem numa nova técnica para solução aproximada de problemas que tem sido aplicada com sucesso a problemas de Otimização Combinatória. Esta técnica faz uso de diversos algoritmos heurísticos que cooperam entre si e conseguem encontrar soluções que não seriam encontradas pelos mesmos algoritmos quando executados isoladamente. Este trabalho tem como objetivo averiguar a adequabilidade de Tunes Assíncronos como metodolqgia para solução do problema de escalonamento de tarefas conhecido por Job Shop Scheduling Problem (JSP). Este problema é considerado um dos mais complexos dentro da Otimização Combinatória e tem recebido crescente atenção nas últimas décadas devido, principalmante, à sua aplicabilidade a processos industriais. Especificamente, o cerne do presente trabalho foi a elaboração de TImes A"síncronos centrados fundamentalmente em heurísticas de construção para oJob Shop Scheduling Problem. Foram concebidas e testadas novas heurísticas para o ISP e novos fluxos de dados que podem ser facilmente acoplados à arquitetura de um Time Assíncrono. Os Times Assíncronos desenvolvidos foram submetidos a diversas instâncias do JSP. Os bons resultados obtidos, não somente atestaram a viabilidade da nova técnica como ferramenta para solução do ISP, como revelaram a competitividade destes resultados com aqueles produzidos por outros métodos aproximados para o problema. / Abstract: Asynchronous Teams (or A-Teams) are a new problem resolution technique that has been succesfully applied to Combinatorial Optimization problems. This technique uses several heurisJic algorithms that cooperate simultaneously with each other and find solutions that would not be found through isolated algorithms. The objective of this work is to verify the suitability of Asynchronous Teams methodology solving the combinatorial problem known by Job Shop Scheduling Problem (JSP). This problem has been appointed as one of the most complex problem of Combinatorial Optimization and has been received special attention due to your industrial applicability. Specifically, the kemel of this work was the implementation of A-Teams based on construction heuristics for the Job Shop Scheduling Problem. New heurisncs for the JSP were developed and new data flows that can be easily incorporated in an A-Team architecture were elaborated.. Several JSP instances were used to test the A-Teams developed.. The good results obtained by these A-Teams not onIy showed the feasibility of such technique solving the JSP, but also revealed that this results are competitive with others one obtained by good aproximated approachs for the JSP. / Mestrado / Mestre em Ciência da Computação

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2018-09-28T11:52:43Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1927441 bytes, checksum: 9491b986a90ab6de8c98036bffd8acf4 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-28T11:52:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1927441 bytes, checksum: 9491b986a90ab6de8c98036bffd8acf4 (MD5) Previous issue date: 2018-08-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O objetivo geral deste trabalho foi implementar o uso de ferramentas estatísticas na otimização do processo de eletrocoagulação para o tratamento de águas superficiais; comparar os mecanismos de coagulação dominantes na eletrocoagulação com eletrodos de alumínio e no tratamento convencional com sulfato de alumínio; e avaliar técnica e economicamente o uso da eletrocoagulação baseada em energia fotovoltaica como tratamento complementar à remoção de poluentes de águas para consumo humano. Inicialmente os modelos e condições ótimas de operação para a eletrocoagulação foram baseados na metodologia de “superfície de resposta” usando o delineamento composto central. A função “desejabilidade” foi utilizada para encontrar as condições operacionais que levassem ao aumento da remoção de cor aparente, da demanda química de oxigênio (DQO) e da turbidez, de maneira simultânea. Foi possível cumprir o padrão estético/organoléptico estipulado para esta etapa do processo (cor < 15 uH, DQO < 18 e turbidez < 5 uT) considerando três amostras de água (turbidez inicial baixa, média e alta). Em uma segunda etapa, gráficos de isoeficiência para remoção de poluentes foram utilizados para determinar e comparar os mecanismos de coagulação atuantes na coagulação convencional e na eletrocoagulação. Para águas com turbidez inicial baixa o mecanismo de adsorção de cargas mostrou eficiências de remoção maiores nos dois tratamentos estudados. Para águas com turbidez inicial média e alta, o mecanismo de varredura mostrou-se eficiente nas duas tecnologias utilizadas. Na terceira fase, a metodologia de superfície de resposta foi utilizada para desenvolver modelos matemáticos considerando os efeitos dos parâmetros intensidade de corrente e tempo de eletrólise (i.t) sobre a remoção da cor aparente e turbidez de uma amostra de água proveniente do rio Turvo Sujo. As condições de desenho e operação para o sistema integrado eletrocoagulação-sistema fotovoltaico (EC-SF) foram estabelecidas assumindo o conceito de reprodutibilidade das condições quando conhecidos os parâmetros de uma única célula eletrolítica. A metodologia estatística utilizada mostrou-se eficiente para a previsão dos melhores valores do binômio i.t, permitindo o cumprimento do padrão estético/organoléptico (cor < 15 uH e turbidez < 5 uT). O desenho de um sistema EC-SF que suprisse a necessidade de consumo de 50 pessoas foi realizado para avaliação do custo do tratamento. Para isto foram considerados o custo do material do eletrodo e o custo de energia elétrica, obtendo-se um custo de R$ 0,70 m -3 de água clarificada. A correlação existente entre as respostas analisadas permitiu encontrar condições especificas dos parâmetros, auxiliando a determinação de pontos de trabalho seguros na operação. A eletrocoagulação mostrou-se eficiente para clarificar águas naturais com diferentes características de turbidez inicial. No que diz respeito aos mecanismos de coagulação encontrados, para águas com turbidez inicial média e alta, o mecanismo de varredura mostrou-se eficiente nas duas tecnologias utilizadas. No entanto, a amplitude de eficiência de remoção, quando utilizada a coagulação convencional, abrange uma área maior do que quando utilizada a eletrocoagulação. Isto implica em uma maior segurança operacional quando ocorrem eventuais flutuações das características da água bruta, bem como no controle da dosagem de coagulante empregado. A metodologia de superfície de resposta permitiu encontrar condições ótimas para os parâmetros de operação, auxiliando na determinação dos parâmetros relativos às necessidades energéticas e de dimensionamento de um sistema fotovoltaico integrado à célula eletrolítica. Assim é possível instalar o sistema EC-SF em qualquer localização onde existam níveis satisfatórios de irradiação como uma alternativa inovadora que ao mesmo tempo ofereça uma opção sustentável ao tratamento de águas em zonas rurais utilizando energias renováveis. / The general objective of this work was to implement the use of statistical tools in the optimization of the electrocoagulation process in surface waters. Also, to compare the dominant coagulation mechanisms in electrocoagulation with aluminium electrodes and in the conventional treatment with aluminium sulphate. Even, technically and economically evaluate the use of electrocoagulation based on photovoltaic energy as a complementary treatment to pollutants removal from water for human consumption. Initially the models and optimal operating conditions for electrocoagulation were based on the response surface methodology using the central composite design. The desirability function was used to find the operating conditions that lead to increased apparent color removal, Chemistry Oxygen Demand (COD) and turbidity simultaneously. It was possible to comply with the aesthetic / organoleptic standard stipulated for this stage of the process (color <15 uH, COD <18 and turbidity <5 uT) considering the three types of studied waters (initial turbidity; low, medium and high). In a second step, isoefficiency plots for pollutants removal were used to determine and compare the coagulation mechanisms acting on conventional coagulation and electrocoagulation. For waters with low initial turbidity, the adsorption mechanism showed higher removal efficiencies in both studied treatments. For water with medium and high initial turbidity, the scanning mechanism was common in both used technologies. In the third step, the response surface methodology was used to develop mathematical models considering the effects of the current intensity and electrolysis time (i.t) parameters on the apparent colour and turbidity removal of a dirty river water sample. The design and operation conditions for the EC-SF integrated system were established assuming the reproducibility concept of the conditions when the parameters of a single electrolytic cell were known. The used statistical methodology proved to be efficient for predicting the best values of the “i.t” binomial, allowing compliance with the aesthetic / organoleptic standard (colour <15 uC and turbidity <5 Ut). The design of an EC-SF system that met the need for consumption of 50 people was conducted to evaluate the cost of treatment. To this, were considered the cost of the electrode material and the cost of electricity for determining a rate of R$ 0,7 m -3 of clarified water. The correlation between the analysed answers allowed to find specific conditions of the parameters, helping to determine safe working points in the operation. Electrocoagulation was efficient to clarify natural waters with different characteristics of initial turbidity. Regarding the coagulation mechanisms found for water, with medium and high initial turbidity, the scanning mechanism was common in both used technologies. However, the breadth of removal efficiency, when using conventional coagulation, covers a larger area than when using electrocoagulation. This may imply greater operational safety, when eventual fluctuations in the raw water characteristics occur, as well as in the dosage control of the employed coagulant. The response surface methodology allowed finding optimum conditions for the operation parameters, helping to determine the parameters related to the energy requirements and the design of a photovoltaic system integrated to the electrolytic cell. Thus, it is possible to install the EC-SF system in any location where irradiation satisfactory levels are reached. Becoming it in an innovative alternative that offers a sustainable option to the water treatment in rural areas using renewable energies.

Orientador: Orlando Lee / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-27T12:18:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SanFelice_MarioCesar_D.pdf: 1457706 bytes, checksum: 4813f4ed44c52462656d56537d73d5dc (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Nesta tese estudamos problemas online das famílias de localização de instalações e de Steiner, através da abordagem de análise competitiva. O objetivo nestes problemas é construir uma rede de custo mínimo para atender a uma determinada demanda. Nós apresentamos resultados conhecidos para o problema Online da Localização de Instalações (OFL), o problema Online da Árvore de Steiner (OST) e o problema Online Single-Source Rent-or-Buy (OSRoB). O OFL consiste em atender a um conjunto de clientes, através da abertura de algumas instalações e da conexão de cada cliente com uma instalação aberta. O OST tem por objetivo conectar um conjunto de terminais utilizando uma árvore, que pode conter vértices não terminais, chamados vértices de Steiner. O OSRoB é uma versão rent-or-buy do OST, onde todos os terminais devem ser conectados a um nó especial chamado raíz. Os algoritmos e técnicas que apresentamos para estes problemas são importantes no desenvolvimento dos nossos algoritmos para os problemas que consideramos. Apresentamos novos resultados para o problema Online da Localização de Instalações com Coleta de Prêmios (OPFL), o problema Online da Árvore Estrela de Steiner (OSTS), e o problema Online da Localização de Instalações Conectadas (OCFL). O OPFL é uma generalização do OFL, em que alguns clientes podem ficar desconectados mediante o pagamento de penalidades. O OSTS é uma variante do OST, em que os vértices possuem custos não negativos. O OCFL é uma combinação do OFL e do OST, em que um conjunto de clientes precisa ser atendido através da abertura de algumas instalações, da conexão de cada cliente com uma instalação aberta, e da construção de uma árvore, mais custosa, que conecta as instalações abertas / Abstract: In this thesis we study online problems from the facility location and Steiner families, through the point of view of competitive analysis. The goal in these problems is to build a minimum cost network to attend a certain demand. We present known results for the Online Facility Location problem (OFL), the Online Steiner Tree problem (OST) and the Online Single-Source Rent-or-Buy problem (OSRoB). The OFL consists of serving a set of clients by opening some facilities and by connecting each client to a facility. The OST aims to connect a set of terminals in order to create a tree network, that may contain nonterminals, called Steiner nodes. The OSRoB is a rent-or-buy version of the OST, in which all terminals must be connected to a special node called root. The algorithms and techniques that we present for these problems play an important role in the design of our algorithms for the problems we consider. We present new results for the Online Prize-Collecting Facility Location problem (OPFL), the Online Steiner Tree Star problem (OSTS), and the Online Connected Facility Location problem (OCFL). The OPFL is a generalization of the OFL, in which some clients may be left unconnected by paying a penalty. The OSTS is a variant of the OST, in which the nodes have non-negative costs. The OCFL is a combination of the OFL and the OST, in which a set of clients needs to be served by opening some facilities, by connecting each client to a facility, and by creating a more expensive tree network that connects the open facilities / Doutorado / Ciência da Computação / Doutor em Ciência da Computação

O Problema de Minimização do Número Máximo de Pilhas Abertas (MOSP, do inglês minimization of open stacks problem) é um problema de otimização combinatória da família NP-Difícil que vem recebendo grande atenção na literatura especializada. Este trabalho apresenta novas contribuições em termos de modelos e técnicas de resolução para o problema. A primeira parte deste trabalho lidou com modelos matemáticos, sendo analisados os modelos existentes que se baseiam em programação inteira mista. Variações de um modelo da literatura foram propostas, com o objetivo de tentar diminuir o tempo de execução necessário para se obter uma solução exata com a utilização de pacotes comerciais. Os resultados mostraram que as propostas são capazes de acelerar a solução de algumas classes de instâncias mas, que de maneira geral, métodos baseados em relaxação linear encontram dificuldade em provar a otimalidade devido à baixa qualidade dos limitantes inferiores. Uma outra contribuição deste trabalho foi o desenvolvimento de um modelo conjunto para o problema MOSP e para o problema de minimização da duração de pedidos (MORP, do inglês minimization of order spread problem). Este modelo propõe um framework unificado em que os dois problemas podem ser resolvidos ao mesmo tempo, tendo suas funções objetivo individuais ponderadas através de pesos definidos pelo usuário. A segunda parte do trabalho voltou-se para o desenvolvimento de métodos heurísticos para o MOSP. Duas estratégias de solução foram desenvolvidas. O primeiro método propõe uma transformação heurística entre o problema MOSP e o clássico problema do caixeiro viajente (TSP, do inglês traveling salesman problem). A partir de uma representação em grafo do MOSP, o TSP é definido por meio de uma regra de atribuição de distâncias baseadas nos graus dos nós. Nos testes computacionais, a estratégia proposta mostrou-se eficiente em relação às heurísticas específicas para o MOSP, obtendo a solução ótima do MOSP em 80,42% das instâncias testadas e sendo competitiva em termos de tempo computacional com algumas das melhores heurísticas da literatura. O segundo método heurístico proposto utilizou a ideia de decomposição. De fato, neste método, um corte no grafo associado ao problema original divide-o em problemas menores, que são resolvidos. A solução global é obtida através da junção das soluções dos subproblemas e, em alguns casos, é possível demonstrar a otimalidade da solução obtida. Testes computacionais indicam a validade da proposta e apontam caminhos para pesquisas futuras / The minimization of open stacks problem (MOSP) is a well known NP-hard combinatorial optimization problem that has been extensively discussed in the specialized literature. This study presents some new contributions in terms of models and solution methods for this problem. The first part of this thesis dealt with mathematical models. The existing mixedinteger models have been analyzed and variants of a well known model have been proposed, with the goal of reducing the time needed by commercial packages to obtain proved-optimal solutions. The results of computational tests on a widely used set of instances have indicated that the modifications proposed are able to reduce the time needed to obtain optimal solutions for some classes of instances. Nevertheless, a conclusion has been the fact that mixed-integer programming models have difficulty in obtaining convergence due to the low quality linear relaxation bounds. Another contribution of this thesis is the proposal of a single model that is able to deal with both the MOSP and with the Minimization of Order Spread Problem (MORP). This unified framework allows both problems to be jointly solved, by using a weighted objective function that included both original objectives. The second part of this thesis dealt with the development of heuristic strategies. Two solution strategies have been proposed. The first method proposes a heuristic conversion between MOSP and Traveling Salesman Problem (TSP) instances. This conversion relies the assignment distances to the TSP instance based on the degree of the vertices of the associated MOSP graph. Computational tests have shown that the proposed methodology is efficient, both in terms of solution quality (optimal solutions were obtained for 80.42% of the tested instances) and computational effort. The second method uses a decomposition idea. A cut is made in the graph associated with the original MOSP problem, yielding two smaller problems, which are solved. In some cases, the obtained combined solution can be prover optimal. Computational tests have shown the validity of the proposal and indicate new research opportunities

Um emparelhamento em um grafo é um conjunto de arestas duas a duas não adjacentes. Dado um grafo G com pesos em suas arestas, o problema do emparelhamento de peso é máximo é encontrar um emparelhamento cuja soma dos pesos de suas arestas é máxima. Neste trabalho estudamos diferentes soluções para esse problema. Estudamos algoritmos combinatórios que resolvem o problema no caso em que G é bipartido e no caso geral. O algoritmo de Edmonds é um algoritmo polinomial cuja complexidade de tempo é O(n^4), onde n é o número de vértices do grafo G. Discutimos nesse trabalho nossa implementação desse algoritmo. Num trabalho de 1985, Grötschel e Holland propuseram o uso de ferramentas de programação linear para resolver o mesmo problema. O método chamado de planos-de-corte baseia-se em um resultado de Padberg e Rao de que o problema da separação associado ao poliedro dos emparelhamentos pode ser resolvido em tempo polinomial. Neste trabalho fizemos implementações dos dois métodos e os utilizamos para resolver diversos tipos de instâncias do problema. Nossa conclusão é que o método poliédrico, apesar de utilizar ferramentas genéricas, é bastante eficiente na prática. / A matching in a graph G is a set of pairwise disjoint edges of G. Given a graph G with edge weights, we define the maximum weight matching problem as that of finding a matching which maximizes the sum of its weights. In this thesis we study different solutions to this problem. We studied combinatorial algorithms that solve this problem in the case where G is bipartite and also in the general case. Edmonds algorithm [Edm65a] is a polynomial time algorithm with complexity O(n4 ), where n is the number of vertices in the graph G. We discuss in this document our implementation of this algorithm. In a paper from 1985, Gr tschel & Holland [GH85] discussed the use of linear programming o tools for solving the maximum weight matching problem. This so called cut-plane method relies on a result by Padberg & Rao [PR82] that proves that the separation problem associated with matching polyhedron is solvable in polinomial time. In this work we implemented both methods and used then to solve different instances of the problem. Our conclusion is that the polyhedral method, although using generical tools is very efficient in practice.