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Publicações do PESC

Título
Busca de Agrupamentos de Dados Utilizando Geração de Colunas em Programação Inteira
Linha de pesquisa
Otimização
Tipo de publicação
Dissertação de Mestrado
Número de registro
Data da defesa
27/3/2012
Resumo
Neste trabalho, nós apresentamos dois modelos exatos baseados na técnica de geração de colunas para o problema de agrupamento em grafos conhecido como k-cluster (ou k-agrupamento), onde o objetivo é particionar um dado grafo G(V,E) em k componentes (subgrafos) conexas de tal forma que a soma das arestas no interior de cada componente seja mínima. Nossos modelos inspiraram-se nos problemas de fluxo em redes para garantir a conexidade dos subgrafos que representam os agrupamentos. Os dois modelos lineares e inteiros, foram denominados OneFlow, que se baseia na construção de um único fluxo e MultiFlow, baseado na construção de fluxos múltiplos. Foi utilizada uma abordagem de geração de colunas justificada pela característica combinatória e o elevado número de variáveis (e, consequentemente, colunas) associadas a cada instância do problema k-cluster. Para a geração do conjunto inicial de colunas, aplicamos uma versão modificada do algoritmo aproximativo proposto por Saran e Vazirani para a resolução do problema min k-cut. Nesta estratégia, partimos de uma árvore de Gomory-Hu para o grafo de entrada G e aplicamos sucessiva e de forma gulosa até k cortes associados às arestas da árvore de Gomory-Hu. Para a obtenção de soluções inteiras utilizamos as técnicas branch-and-bound. Para a etapa de branch, utilizamos a estratégia proposta por Ryan e Foster, desta forma obtemos árvores de ramificação geradas que tendem a ser mais balanceadas do que aquelas geradas pela imposição sucessiva de integralidade a cada uma das variáveis.
Abstract

In this work, we present ourselves two exact models based on technique generation of columns for problem on grouping graphs known as k-cluster, where the goal and partition a given graph G(V;E), k-components (subgraphs) connected in such a way that the sum of the edges within each component is minimum. Our models were inspired by problems of flow in networks to ensure connectivity of subgraphs representing the groups. The two models linear and integer, have been termed OneFlow, based on the construction of a single stream and Multiflow, based on the construction of multiple streams. Was used column generation method justified by the combinatorial characteristic and the high number of variables (and hence columns) associated with each instance of problem k-cluster. To generate the initial set of columns, we apply a modified version of the approximation algorithm proposed by Saran and Vazirani for the resolution of the problem min k-cut. In this strategy, we started from a tree Gomory-Hu for the input graph G and successively applied  greedy way cuts up to k associated cutting with the  edges of the tree Gomory-Hu. To obtain the integer solutions was used branch-and-bound technical . For the stage of branch, we used the strategy proposed by Ryan and Foster, thereby obtain branching tree generated which tend to be more balanced than those generated by the imposition of successive integral to each of the variables.

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