Problema do caixeiro viajante: uma abordagem para o caso quadrático

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Ítalo Epifânio de Lima e
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/56039
Resumo: O problema do caixeiro viajante (PCV) é um dos problemas de otimização mais estudados da literatura, com diversas aplicações e variações. Uma dessas variações, o problema do caixeiro viajante quadrático (PCVQ), foi inicialmente introduzido na área de bioinformática, focada em encontrar sítios de ligações de forma ótima. Assim como o PCV, a variação PCVQ também é NP-difícil, não sendo conhecidas ainda soluções exatas em tempo polinomial para instâncias de tamanho relevante. O presente estudo visa investigar o estado da arte do PCVQ, empregando métodos exploratórios e experimentais. Avaliou-se tanto soluções exatas quanto heurísticas, além de introduzir duas novas abordagens meta-heurísticas: uma baseada em algoritmos genéticos e outra em algoritmos meméticos. A meta-heurística genética e a memética são comparadas em termos de eficácia e eficiência para diferentes tamanhos de instâncias do PCVQ. Os resultados obtidos indicam que o algoritmo memético se mostrou a melhor solução para instâncias maiores do problema, enquanto o algoritmo genético não demonstrou bons resultados, sendo por vezes pior que as heurísticas. Nas instâncias menores o algoritmo da inserção mais barata obteve melhores resultados. Concluímos que algoritmos meméticos podem ser uma solução promissora para resolver o PCVQ, oferecendo novas perspectivas para abordagens futuras.
id UFRN_723c7bd96a15801040ed67314fa5380a
oai_identifier_str oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/56039
network_acronym_str UFRN
network_name_str Repositório Institucional da UFRN
repository_id_str
spelling Silva, Ítalo Epifânio de Lima ehttp://lattes.cnpq.br/5184113230581099http://lattes.cnpq.br/1498104590221901Goldbarg, Elizabeth Ferreira Gouveahttp://lattes.cnpq.br/2888641121265608Diniz, Thatiana Cunha Navarrohttp://lattes.cnpq.br/0745915626851539Maia, Sílvia Maria Diniz Monteiro2023-12-18T16:53:15Z2023-12-18T16:53:15Z2023-12-08SILVA, Ítalo Epifânio de Lima e. Problema do caixeiro viajante: uma abordagem para o caso quadrático. Orientadora: Sílvia Maria Diniz Monteiro Maia. 2023. 59 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Ciência da Computação) - Departamento de Informática e Matemática Aplicada, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/56039O problema do caixeiro viajante (PCV) é um dos problemas de otimização mais estudados da literatura, com diversas aplicações e variações. Uma dessas variações, o problema do caixeiro viajante quadrático (PCVQ), foi inicialmente introduzido na área de bioinformática, focada em encontrar sítios de ligações de forma ótima. Assim como o PCV, a variação PCVQ também é NP-difícil, não sendo conhecidas ainda soluções exatas em tempo polinomial para instâncias de tamanho relevante. O presente estudo visa investigar o estado da arte do PCVQ, empregando métodos exploratórios e experimentais. Avaliou-se tanto soluções exatas quanto heurísticas, além de introduzir duas novas abordagens meta-heurísticas: uma baseada em algoritmos genéticos e outra em algoritmos meméticos. A meta-heurística genética e a memética são comparadas em termos de eficácia e eficiência para diferentes tamanhos de instâncias do PCVQ. Os resultados obtidos indicam que o algoritmo memético se mostrou a melhor solução para instâncias maiores do problema, enquanto o algoritmo genético não demonstrou bons resultados, sendo por vezes pior que as heurísticas. Nas instâncias menores o algoritmo da inserção mais barata obteve melhores resultados. Concluímos que algoritmos meméticos podem ser uma solução promissora para resolver o PCVQ, oferecendo novas perspectivas para abordagens futuras.The traveling salesman problem (TSP) is one of the most studied optimization problems in the literature, with various applications and variations. One such variation, the quadratic traveling salesman problem (QTSP), was initially introduced in the field of bioinformatics, focused on optimally finding binding sites. Like the TSP, the QTSP variation is also NP-hard, with no known exact solutions in polynomial time for instances of significant size. The present study aims to investigate the state of the art of QTSP, employing exploratory and experimental methods. Both exact solutions and heuristics were evaluated, in addition to introducing two new meta-heuristic approaches: one based on genetic algorithms and another on memetic algorithms. The genetic and memetic meta-heuristics are compared in terms of efficacy and efficiency for different sizes of QTSP instances. The results indicate that the memetic algorithm proved to be the best solution for larger instances of the problem, while the genetic algorithm did not show good results, sometimes being worse than the heuristics. For smaller instances, the cheapest insertion algorithm achieved better results. We conclude that memetic algorithms can be a promising solution for solving the QTSP, offering new perspectives for future approaches.Universidade Federal do Rio Grande do NorteCiências da ComputaçãoUFRNBrasilInformática e Matemática AplicadaAttribution 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::TEORIA DA COMPUTACAO::ANALISE DE ALGORITMOS E COMPLEXIDADE DE COMPUTACAOProblema do caixeiro viajante quadráticoMeta-heurísticasAlgoritmos evolucionáriosAlgoritmos genéticosAlgoritmos meméticosQuadratic traveling salesman problemMeta heuristicsEvolutionary algorithmsGenetic algorithmsMemetic algorithmsProblema do caixeiro viajante: uma abordagem para o caso quadráticoTraveling salesman problem: an approach for the quadratic caseinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALmonografia-abstract-corrigida.pdfmonografia-abstract-corrigida.pdfMonografia com ficha catalográfica e correção do abstractapplication/pdf1122223https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/56039/1/monografia-abstract-corrigida.pdf1c2104e96fe97b0f60fb855ae37fb530MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8914https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/56039/2/license_rdf4d2950bda3d176f570a9f8b328dfbbefMD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81484https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/56039/3/license.txte9597aa2854d128fd968be5edc8a28d9MD53123456789/560392023-12-18 13:53:16.259oai:https://repositorio.ufrn.br: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Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2023-12-18T16:53:16Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
dc.title.pt_BR.fl_str_mv Problema do caixeiro viajante: uma abordagem para o caso quadrático
dc.title.alternative.pt_BR.fl_str_mv Traveling salesman problem: an approach for the quadratic case
title Problema do caixeiro viajante: uma abordagem para o caso quadrático
spellingShingle Problema do caixeiro viajante: uma abordagem para o caso quadrático
Silva, Ítalo Epifânio de Lima e
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::TEORIA DA COMPUTACAO::ANALISE DE ALGORITMOS E COMPLEXIDADE DE COMPUTACAO
Problema do caixeiro viajante quadrático
Meta-heurísticas
Algoritmos evolucionários
Algoritmos genéticos
Algoritmos meméticos
Quadratic traveling salesman problem
Meta heuristics
Evolutionary algorithms
Genetic algorithms
Memetic algorithms
title_short Problema do caixeiro viajante: uma abordagem para o caso quadrático
title_full Problema do caixeiro viajante: uma abordagem para o caso quadrático
title_fullStr Problema do caixeiro viajante: uma abordagem para o caso quadrático
title_full_unstemmed Problema do caixeiro viajante: uma abordagem para o caso quadrático
title_sort Problema do caixeiro viajante: uma abordagem para o caso quadrático
author Silva, Ítalo Epifânio de Lima e
author_facet Silva, Ítalo Epifânio de Lima e
author_role author
dc.contributor.authorLattes.pt_BR.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/5184113230581099
dc.contributor.advisorLattes.pt_BR.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/1498104590221901
dc.contributor.referees1.none.fl_str_mv Goldbarg, Elizabeth Ferreira Gouvea
dc.contributor.referees1Lattes.pt_BR.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/2888641121265608
dc.contributor.referees2.none.fl_str_mv Diniz, Thatiana Cunha Navarro
dc.contributor.referees2Lattes.pt_BR.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/0745915626851539
dc.contributor.author.fl_str_mv Silva, Ítalo Epifânio de Lima e
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Maia, Sílvia Maria Diniz Monteiro
contributor_str_mv Maia, Sílvia Maria Diniz Monteiro
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::TEORIA DA COMPUTACAO::ANALISE DE ALGORITMOS E COMPLEXIDADE DE COMPUTACAO
topic CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::TEORIA DA COMPUTACAO::ANALISE DE ALGORITMOS E COMPLEXIDADE DE COMPUTACAO
Problema do caixeiro viajante quadrático
Meta-heurísticas
Algoritmos evolucionários
Algoritmos genéticos
Algoritmos meméticos
Quadratic traveling salesman problem
Meta heuristics
Evolutionary algorithms
Genetic algorithms
Memetic algorithms
dc.subject.por.fl_str_mv Problema do caixeiro viajante quadrático
Meta-heurísticas
Algoritmos evolucionários
Algoritmos genéticos
Algoritmos meméticos
Quadratic traveling salesman problem
Meta heuristics
Evolutionary algorithms
Genetic algorithms
Memetic algorithms
description O problema do caixeiro viajante (PCV) é um dos problemas de otimização mais estudados da literatura, com diversas aplicações e variações. Uma dessas variações, o problema do caixeiro viajante quadrático (PCVQ), foi inicialmente introduzido na área de bioinformática, focada em encontrar sítios de ligações de forma ótima. Assim como o PCV, a variação PCVQ também é NP-difícil, não sendo conhecidas ainda soluções exatas em tempo polinomial para instâncias de tamanho relevante. O presente estudo visa investigar o estado da arte do PCVQ, empregando métodos exploratórios e experimentais. Avaliou-se tanto soluções exatas quanto heurísticas, além de introduzir duas novas abordagens meta-heurísticas: uma baseada em algoritmos genéticos e outra em algoritmos meméticos. A meta-heurística genética e a memética são comparadas em termos de eficácia e eficiência para diferentes tamanhos de instâncias do PCVQ. Os resultados obtidos indicam que o algoritmo memético se mostrou a melhor solução para instâncias maiores do problema, enquanto o algoritmo genético não demonstrou bons resultados, sendo por vezes pior que as heurísticas. Nas instâncias menores o algoritmo da inserção mais barata obteve melhores resultados. Concluímos que algoritmos meméticos podem ser uma solução promissora para resolver o PCVQ, oferecendo novas perspectivas para abordagens futuras.
publishDate 2023
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2023-12-18T16:53:15Z
dc.date.available.fl_str_mv 2023-12-18T16:53:15Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2023-12-08
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/bachelorThesis
format bachelorThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv SILVA, Ítalo Epifânio de Lima e. Problema do caixeiro viajante: uma abordagem para o caso quadrático. Orientadora: Sílvia Maria Diniz Monteiro Maia. 2023. 59 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Ciência da Computação) - Departamento de Informática e Matemática Aplicada, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/56039
identifier_str_mv SILVA, Ítalo Epifânio de Lima e. Problema do caixeiro viajante: uma abordagem para o caso quadrático. Orientadora: Sílvia Maria Diniz Monteiro Maia. 2023. 59 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Ciência da Computação) - Departamento de Informática e Matemática Aplicada, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.
url https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/56039
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Rio Grande do Norte
dc.publisher.program.fl_str_mv Ciências da Computação
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFRN
dc.publisher.country.fl_str_mv Brasil
dc.publisher.department.fl_str_mv Informática e Matemática Aplicada
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Rio Grande do Norte
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFRN
instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
instacron:UFRN
instname_str Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
instacron_str UFRN
institution UFRN
reponame_str Repositório Institucional da UFRN
collection Repositório Institucional da UFRN
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/56039/1/monografia-abstract-corrigida.pdf
https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/56039/2/license_rdf
https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/56039/3/license.txt
bitstream.checksum.fl_str_mv 1c2104e96fe97b0f60fb855ae37fb530
4d2950bda3d176f570a9f8b328dfbbef
e9597aa2854d128fd968be5edc8a28d9
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1802117642040901632

Registros relacionados