[pt] Esta dissertação apresenta novos algoritmos aproximados e uma abordagem exata para a resolução de um problema de correspondência inexata de grafos. O problema considerado é o de correspondência entre um grafo representando um modelo genérico e outro representando dados a serem reconhecidos. Assumi-se que o grafo dos dados possui mais vértices que o do modelo. A motivação para o estudo desse problema vem de problemas de reconhecimento de cenas, que consistem na caracterização dos objetos envolvidos em uma determinada cena, assim como das relações existentes entre eles. Uma aplicação para este problema na área de reconhecimento de imagens médicas é a de efetuar-se o reconhecimento de estruturas 3D do cérebro humano, a partir de imagens obtidas por ressonância magnética. Tais imagens são previamente processadas por algum método de segmentação automática e o processo de reconhecimento consiste na busca da correspondência estrutural entre a imagem e um modelo genérico, tipicamente definido como um atlas de imagens médicas. Foram propostos novos algoritmos aproximados, tais como um algoritmo construtivo guloso aleatorizado, um procedimento de reconexão de caminhos e um GRASP que combina estes com uma técnica de busca local. Além disso, foi proposta uma formulação original do problema como um problema de programação linear inteira, que permitiu a resolução de algumas instâncias de forma exata. / [en] This dissertation presents new approximation algorithms and an exact approach to the solution of an inexact graph matching problem. The problem consists in finding the best match between a generic model graph and a graph representing an image, the latter with more nodes than the former. The motivation for studying this problem comes from a scene recognition problem, which consists in characterizing objects involved in a given scene and the relationships between them. An application of this problem appears in the analysis of medical images and consists in recognizing 3-dimensional structures in the human brain using images obtained by magnetic resonance. Such images must be previously processed by an automatic segmentation method and the recognition process consists in the search of an structural matching between the image and a generic model, typically defined as an atlas of medical images. New heuristics are proposed, such as a greedy randomized construction algorithm, a path relinking procedure and a GRASP heuristic that combines them with a local search technique. Furthermore, an original integer formulation of the problem based on integer multicommodity flows is proposed, which makes possible the exact solution of medium- sized instances.

Uma abordagem de teste estrutural de integração par-a-par para programas OO e OA escritos em Java e AspectJ é apresentada. A finalidade dessa abordagem é descobrir defeitos que possam existir na interface entre os pares de unidades que se relacionam em um programa. Para programas OO este tipo de teste envolve testar a interação entre os pares de métodos. Já para programas OA, o teste estrutural de integração par-a-par envolve testar a interação entre os seguintes pares de unidades: método-método, método-adendo, adendo-método e adendo-adendo. Para efetuar o teste estrutural de integração par-a-par deve-se considerar todo o fluxo de execução (fluxo de controle e de dados) que ocorre entre a unidade chamadora e a unidade chamada. Para isso é definido o grafo Def-Uso Par-a-Par (PWDU) que é uma abstração formada pela integração dos grafos Def-Uso Orientado a Aspectos (AODU) da unidade chamadora e da unidade chamada. Além disso, são propostos três critérios para derivar requisitos de teste para pares de unidades. Dentre eles, dois critérios são baseados em fluxo de controle: todos-nós-integrados e todas-arestas-integradas; e um critério é baseado em fluxo de dados: todos-usos-integrados. Uma ferramenta que apóia o teste estrutural de unidade de programas OO e OA escritos em Java e AspectJ, chamada JaBUTi/AJ, foi estendida para dar apoio à abordagem de teste de integração proposta. Exemplos de usos são discutidos para explicar a aplicação da abordagem / A pairwise integration structural testing approach for OO and AO programs implemented with Java and AspectJ is presented. The purpose of this approach is to find faults that may exist in the interface between the pairs of units that relate in a program. For OO programs this type of testing involves testing the interaction among pair of methods. For AO programs, the pairwise integration structural testing involves testing the interaction among the following pairs of units: method-method, method-advice, advice-method and advice-advice. To perform the pairwise integration structural testing, all the execution flow (control and data flow) that happens between the caller and the called unit must be considered. For this, it is defined the PairWise Def-Use graph (PWDU) that is an abstraction formed by the integration of the Aspect-Oriented Def-Use (AODU) graphs of the caller and called unit. Additionally, three new criteria to derive test requirements for pairs of units are proposed. Amongst them, two criteria are based on control flow: all-integrated-nodes and all-integrated-edges; and one criterion is based on data flow: all-integrated-uses. A tool that supports unit structural testing of OO and AO programs implemented with Java and AspectJ, called JaBUTi/AJ, was extended in order to support the proposed integration testing approach. Examples are discussed in order to explain the application of the approach

[pt] Um algoritmo de alocação de freqüência eficiente deve considerar aspectos de propagação e detalhes de equipamento de modo a minimizar a relação a sinal interferência, e conseqüentemente, aumentar a eficiência do espectro. Essa dissertação tem o objetivo de propor uma melhor solução para alocação de freqüência nas rede TDMA e GSM, levando em consideração os aspectos citados. A abordagem utilizada é diferente das técnicas de alocação de freqüências usuais, que são baseadas na distância de reuso. O algoritmo proposto utiliza uma matriz que representa os aspectos de propagação (matriz de isolação) e uma matriz que representa os detalhes do equipamento (matriz de compatibilidade). A matriz de isolação mostra a relação sinal interferência que cada célula tem com as outras. Um estudo de como coletar os dados (seleção da rota no interior do setor) e de como trabalhar com os dados coletados foram realizados, objetivando-se ter matriz que melhor caracterizasse a rede utilizada. A matriz de compatibilidade mostra a distância em freqüência no qual se devem alocar os canais em uma mesma célula, células adjacentes e células co-sites. Os valores de espaçamento entre freqüências, sugeridos nesta dissertação, são valores práticos e dependem das técnicas utilizadas no planejamento e do equipamento utilizado em questão. O problema de alocação foi modelado com um problema inteiro. Uma heurística (divide and conquer) foi utilizada para particionar a rede em menores partes, em que o algoritmo branch and bound foi implementado. O algoritmo foi testado em duas redes com sessenta e trezentos e quarenta e oito setores respectivamente. As redes foram construída levando em consideração os dados topográficos e morfológicos da cidade de Brasília. / [en] An efficient frequency assignment algorithm should consider both propagation conditions and equipment details, in order to minimize the carrier-to-interference ratio (C/I) and, as a result, to increase spectrum efficiency. This dissertation proposes a way to obtain a better solution for frequency assignment in TDMA and GSM networks, taking into account propagation conditions and equipment details. The proposed approach is different from usual frequency assignment techniques based on reuse distance. A frequency assignment algorithm proposed uses one matrix that represents the propagation features (isolation matrix) and another which represents the equipment details (compatibility matrix). The isolation matrix shows the signal to interference ratio between any two sectors in the whole network. A survey to define how to collect the data ( selection of the route inside the sector) and how to work with data collected was developed, aiming to obtain the best matrix representation of the network. The compatibility matrix shows the frequency distance between channels in the same sector, adjacent sector and co-site sectors. The frequency space values used in this matrix are practical values, which depend upon the technique used on the planning and on the utilized hardware. The frequency assignment was formulated as an integer problem. An heuristic (divide and conquer) was used to split the network into smaller parts where an exact algorithm branch and bound was implemented. The algorithm was tested on two networks with 60 and 348 sectors respectively. The networks were built having the topographical and morphological data from Brasilia city. / [es] Un algoritmo eficiente de asignación de frecuencia debe considerar aspectos de propagación y detalles del equipo de modo tal que se minimize la relación señal-interferencia, y onsecuentemente, aumente la eficiencia del espectro. Esta disertación tiene como objetivo proponer una solución para la asignación de frecuencia en las redes TDMA y GSM, considerando los aspectos anteriormente citados. El enfoque utilizado difiere de las técnicas de asignación de frecuencias usuales, baseadas en la distancia de reuso. EL algoritmo propuesto utiliza una matriz que representa los aspectos de propagación (matriz de aislamiento) y una matriz que representa los detalles del equipo (matriz de compatibilidade). La matriz de aislamiento muestra la relación señal-interferencia que cada célula tiene con las otras. Se realiza un estudio de como recolectar los datos (selección de la ruta en el interior del sector) y de como trabajar con los datos recolectados, con el objetivo de obtener la matriz que mejor caracteriza la red utilizada. La matriz de compatibilidad muestra la distancia en frecuencia en la cual se deben alocar los canales en una misma célula, células adyacentes y células co-sites. Los valores de espacio entre frecuencias, sugeridos en esta disertación, son valores prácticos y dependen de las técnicas utilizadas en el planificación y del equipo utilizado. El problema de asignación fue modelado como un problema entero. Fue utilizada una heurística (divide and conquer) para particionar la red en menores partes, donde se implementó el algoritmo branch and bound. EL algoritmo fue probado en dos redes con sesenta y trezentos y quarenta y oito sectores respectivamente. Las redes fueron construidas considerando los datos topográficos y morfológicos de la ciudad de Brasilia.

[pt] Esta dissertação estuda formulações, algoritmos e métodos exatos para resolver instâncias do Problema de Alocação Generalizada (PAG) com uma separação de desigualdades (3, 0.5)-SRC que viabilize a enumeração de colunas. Este trabalho é motivado pela perspectiva de alcançar o estado-da-arte com resultados competitivos comparáveis às melhores soluções encontradas na literatura por Avella (2010) e Michelon (2012). A pesquisa abrange métodos exatos e heurísticas, com ênfase no estudo que aborda a decomposição de Dantzig-Wolfe, o algoritmo de geração de colunas, a estabilização de colunas por meio da ponderação de duais proposto por Wentges (1997) e a enumeração de colunas habilitada pela minimização do gap decorrente do algoritmo de price-and-cut. O algoritmo de price-and-cut desenvolvido recorre à geração de colunas (pricing) aliada à separação de (3, 0.5)-SRCs para aumentar o lower bound gerado, assim minimizando o gap. A geração de colunas implementada é inspirada no algoritmo de Savelsbergh (1997); e a separação de (3, 0.5)-SRCs é motivada pelo trabalho de Jepsen (2008) e pelo algoritmo branch-cut-andprice proposto por Poggi e Uchoa (2016) para o CVRP. De acordo com os experimentos computacionais, as desigualdades adotadas são capazes de reduzir o gap suficientemente para viabilizar a enumeração de colunas em diversas instâncias do PAG com até 200 tarefas e 20 máquinas. O método utilizado obteve resultados compatíveis às melhores soluções conhecidas, enumerando todas as colunas necessárias para cobrir o gap determinado pelo price-and-cut. Esse resultado incentiva futuras pesquisas para estender a aplicação do algoritmo a instâncias maiores e mais difíceis. / [en] This dissertation deals with formulations, algorithms and exact methods for solving the well-known Generalized Assignment Problem (GAP) through a price-and-cut approach with the separation of (3, 0.5)-SRC inequalities in order to improve column enumeration feasibility and efficiency. This work is motivated by the perspective of reaching state-of-the-art performance, attaining competitive results which are comparable with the best known solutions found in the literature by Avella (2010) and Michelon (2012). This research was build on exact methods and some heuristics with emphasis on the Dantzig- Wolfe decomposition, the column generation algorithm, the stabilization through weighted Dantzig-Wolfe decomposition proposed byWentges (1997) and finally the column enumeration motivated by the gap minimization reached through the price-and-cut algorithm. The price-and-cut algorithm proposed here resort to column generation (pricing) combined with the separation of (3, 0.5)-SRC cuts in order to increase the generated lower bound, thus minimizing the attained gap. This column generation algorithm follows the work of Savelsbergh (1997); and the separation of (3, 0.5)-SRCs is formulated by Jepsen (2008) and motivated by the branch-cut-and-price algorithm proposed by Poggi and Uchoa (2016) for the CVRP. According to computational experiments, the adopted inequalities are capable of sufficiently reducing the gap, assuring the feasibility of column enumeration for several GAP instances with up to 200 tasks and 20 machines. This method achieved expressive results, compatible with the best known solutions, enumerating all the necessary columns to cover the gap found by the price-and-cut. Therefore, these results motivate future research towards the extension of the method s applicability to larger and more complex instances.