Algoritmos exatos para o problema de edição de p-Clusters

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Cabral, Lucidio dos Anjos Formiga
Data de Publicação: 2015
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
Texto Completo: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/tede/7870
Resumo: This work deals with the p-Cluster Editing Problem (p-CEP), which consists in performing a minimum number of editions (additions or removals of edges) in a graph G in order to transform it in a disjoint union of p cliques (clusters), where G and p are input data. p-CEP is a NP-Hard problem with applications in areas such as computational biology and machine learning. To solve this problem, we propose two new mathematical formulations and improvements in a formulation from the literature, as well as new valid inequalities. The three formulations were studied both theoretically, by comparing their linear relaxations, and practically, by implementing three exact algorithms: two based on Branch-and-Cut (BC) and one based on Branch-and-Price (BP). The proposed algorithms were tested in instances with up to 211 vertices. The results show the performance of the algorithms according to the graph density and the ratio between p and the number of vertices. Overall, the BC algorithms were superior to the BP algorithm. However, the latter obtained the best dual bounds in some instances.
id UFPB_98712639da6e755767f23cdb804a82b5
oai_identifier_str oai:repositorio.ufpb.br:tede/7870
network_acronym_str UFPB
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
repository_id_str
spelling Algoritmos exatos para o problema de edição de p-ClustersEdição de GrafosGraph EditingClusterizaçãoBranch-and-CutBranch-and-PriceClusteringBranch-and-CutCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOThis work deals with the p-Cluster Editing Problem (p-CEP), which consists in performing a minimum number of editions (additions or removals of edges) in a graph G in order to transform it in a disjoint union of p cliques (clusters), where G and p are input data. p-CEP is a NP-Hard problem with applications in areas such as computational biology and machine learning. To solve this problem, we propose two new mathematical formulations and improvements in a formulation from the literature, as well as new valid inequalities. The three formulations were studied both theoretically, by comparing their linear relaxations, and practically, by implementing three exact algorithms: two based on Branch-and-Cut (BC) and one based on Branch-and-Price (BP). The proposed algorithms were tested in instances with up to 211 vertices. The results show the performance of the algorithms according to the graph density and the ratio between p and the number of vertices. Overall, the BC algorithms were superior to the BP algorithm. However, the latter obtained the best dual bounds in some instances.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESEste trabalho trata do Problema de Edi¸c˜ao de p-Clusters (p-PEC), o qual consiste em realizar um n´umero m´ınimo de edi¸c˜oes (adi¸c˜oes ou remo¸c˜oes de arestas) em um grafo G de modo a transform´a-lo em uma uni˜ao disjunta de p cliques (ou clusters), sendo G e p dados de entrada. O p-PEC ´e um problema NP-Dif´ıcil que possui aplica¸c˜oes em ´areas como biologia computacional e aprendizagem de m´aquina. Para resolvˆe-lo, foram propostas duas novas formula¸c˜oes matem´aticas e melhorias em uma formula¸c˜ao proveniente da literatura, bem como novas desigualdades v´alidas. As trˆes formula¸c˜oes consideradas foram estudadas tanto teoricamente, atrav´es da compara¸c˜ao entre as relaxa¸c˜oes lineares, quanto empiricamente, atrav´es do desenvolvimento de trˆes algoritmos exatos: dois baseados em Branch-and-Cut (BC) e um baseado em Branch-and-Price (BP). Os algoritmos foram testados em instˆancias com at´e 211 v´ertices. Os resultados mostram o impacto da raz˜ao entre p e o n´umero de v´ertices, da densidade do grafo e das desigualdades nos desempenhos dos algoritmos. No geral, os algoritmos BC foram superiores ao algoritmo BP. Por´em, em algumas instˆancias, os melhores limites duais foram obtidos pelo algoritmo BP.Universidade Federal da ParaíbaBrasilInformáticaPrograma de Pós-Graduação em InformáticaUFPBSubramanian, Anandhttp://lattes.cnpq.br/2752210156480636Cabral, Lucidio dos Anjos Formiga2016-02-17T11:41:50Z2018-07-21T00:14:52Z2018-07-21T00:14:52Z2015-07-21info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfBULHÕES JUNIOR, Teobaldo Leite. Algoritmos exatos para o problema de edição de p-Clusters. 2015. 125 f. Dissertação (Mestrado em Informática) - Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, 2015.https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/tede/7870porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2018-09-06T00:21:21Zoai:repositorio.ufpb.br:tede/7870Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2018-09-06T00:21:21Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false
dc.title.none.fl_str_mv Algoritmos exatos para o problema de edição de p-Clusters
title Algoritmos exatos para o problema de edição de p-Clusters
spellingShingle Algoritmos exatos para o problema de edição de p-Clusters
Cabral, Lucidio dos Anjos Formiga
Edição de Grafos
Graph Editing
Clusterização
Branch-and-Cut
Branch-and-Price
Clustering
Branch-and-Cut
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
title_short Algoritmos exatos para o problema de edição de p-Clusters
title_full Algoritmos exatos para o problema de edição de p-Clusters
title_fullStr Algoritmos exatos para o problema de edição de p-Clusters
title_full_unstemmed Algoritmos exatos para o problema de edição de p-Clusters
title_sort Algoritmos exatos para o problema de edição de p-Clusters
author Cabral, Lucidio dos Anjos Formiga
author_facet Cabral, Lucidio dos Anjos Formiga
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Subramanian, Anand
http://lattes.cnpq.br/2752210156480636
dc.contributor.author.fl_str_mv Cabral, Lucidio dos Anjos Formiga
dc.subject.por.fl_str_mv Edição de Grafos
Graph Editing
Clusterização
Branch-and-Cut
Branch-and-Price
Clustering
Branch-and-Cut
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
topic Edição de Grafos
Graph Editing
Clusterização
Branch-and-Cut
Branch-and-Price
Clustering
Branch-and-Cut
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
description This work deals with the p-Cluster Editing Problem (p-CEP), which consists in performing a minimum number of editions (additions or removals of edges) in a graph G in order to transform it in a disjoint union of p cliques (clusters), where G and p are input data. p-CEP is a NP-Hard problem with applications in areas such as computational biology and machine learning. To solve this problem, we propose two new mathematical formulations and improvements in a formulation from the literature, as well as new valid inequalities. The three formulations were studied both theoretically, by comparing their linear relaxations, and practically, by implementing three exact algorithms: two based on Branch-and-Cut (BC) and one based on Branch-and-Price (BP). The proposed algorithms were tested in instances with up to 211 vertices. The results show the performance of the algorithms according to the graph density and the ratio between p and the number of vertices. Overall, the BC algorithms were superior to the BP algorithm. However, the latter obtained the best dual bounds in some instances.
publishDate 2015
dc.date.none.fl_str_mv 2015-07-21
2016-02-17T11:41:50Z
2018-07-21T00:14:52Z
2018-07-21T00:14:52Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv BULHÕES JUNIOR, Teobaldo Leite. Algoritmos exatos para o problema de edição de p-Clusters. 2015. 125 f. Dissertação (Mestrado em Informática) - Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, 2015.
https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/tede/7870
identifier_str_mv BULHÕES JUNIOR, Teobaldo Leite. Algoritmos exatos para o problema de edição de p-Clusters. 2015. 125 f. Dissertação (Mestrado em Informática) - Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, 2015.
url https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/tede/7870
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Informática
Programa de Pós-Graduação em Informática
UFPB
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Informática
Programa de Pós-Graduação em Informática
UFPB
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
instname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
instacron:UFPB
instname_str Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
instacron_str UFPB
institution UFPB
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
repository.mail.fl_str_mv diretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.br
_version_ 1801842903494950912