Uma abordagem evolutiva para geração automática de turnos completos em torneios

Abstract

Este artigo apresenta contribuições junto à solução de problemas de escalonamento, mais precisamente na geração de turnos completos em torneios. Trata-se de um problema de grande interesse prático, caracterizado por questões de factibilidade e uma explosão combinatória de candidatos à solução. Sendo assim, a atuação direta de um especialista e a aplicação de ferramentas convencionais de busca geralmente não conduzem a resultados satisfatórios. A estratégia de solução proposta está baseada na aplicação conjunta de computação evolutiva, busca local e otimização baseada em restrições. Embora outras abordagens evolutivas já tenham sido propostas na literatura, a empregada aqui inova ao sugerir uma representação genética compacta aliada a um algoritmo de expansão de código. Comparadas às soluções já implementadas para problemas reais de escalonamento, aquelas obtidas a partir da estratégia de solução proposta neste trabalho apresentaram melhor desempenho e a quantidade de recursos computacionais requeridos para produzir a solução é aceitável. A aplicação conjunta de computação evolutiva, busca local e técnicas de otimização baseada em restrições pode ser estendida ao tratamento de outros problemas de escalonamento, supondo a existência de uma codificação genética compacta e a disponibilidade de um algoritmo de otimização baseado em restrições.<br>This paper presents contributions to the solution of assignment problems, more precisely to the generation of a complete set of rounds in tournaments. It represents a practical problem of high interest, being characterized by feasibility aspects and a combinatorial explosion of solution candidates. In this case, the direct actuation of an expert and the use of conventional search tools generally guide to unsatisfactory results. The proposed solution strategy is based on the joint application of evolutionary computation, local search and restriction-based optimization. Although other evolutionary approaches have already been proposed in the literature, the one considered here innovates, since it suggests a compact genetic codification in conjunction with an algorithm to expand the code. When compared with the solutions already implemented to deal with real-world assignment problems, the ones obtained from the solution strategy proposed in this work presented better performance and the required amount of computational resource to produce the solution is reasonable. The joint application of evolutionary computation, local search and restriction-based optimization may be extended to deal with other assignment problems, assuming the existence of a compact genetic codification and the availability of an algorithm for restriction-based optimization

Mirrored Traveling Tournament Problem: An Evolutionary Approach

“…To generate good schedulings, satisfying all constraints, is a very hard task. The difficulty of solution of that problem is attributed to the great number of possibilities to be analyzed, e.g., for a competition with 20 teams there are 2, 9062 x 10 130 possible combinations ( [3]). …”

Contribuições a solução de problemas de escalonamento pela aplicação conjunta de computação evolutica e otimização com restrições

“…Uma das principais contribuições deste trabalho está na solução do problema de representação e na produção de soluções factíveis para o caso específico de geração de turnos completos em torneios de competição, baseados em partidas entre dois participantes adversários (CONCILIO & VON ZUBEN, 2000a;CONCILIO & VON ZUBEN, 2000b), tais como campeonatos esportivos, maratonas, competições escolares, etc. As principais restrições a serem atendidas são:…”

“…Outro ponto a ser considerado são situações como a variação do número de alunos, influindo na inclusão ou exclusão de turmas e, por conseqüência, na necessidade de mais ou menos professores e salas de aula. Percebe-se que o problema de escalonamento encontrado aqui não se limita a este caso, sendo possível citar como outros exemplos os horários de partida e chegada de aviões, de trens e de ônibus, a elaboração de tabelas de jogos em torneios (CONCILIO & VON ZUBEN, 2000a;CONCILIO & VON ZUBEN, 2000b), discutida no capítulo 5, a criação de cardápios com a quantidade de calorias controlada, a definição de escalas de trabalhadores em empresas com mais de um turno de trabalho e várias outras situações em que existam recursos limitados, demandas a serem atendidas e múltiplas possibilidades de alocação.…”

Clustering Search Approach for the Traveling Tournament Problem

“…To generate good schedulings, satisfying all constraints, is a very hard task. The difficulty of solution of that problem is attributed to the great number of possibilities to be analyzed, e.g., for a competition with 20 teams there are 2, 9062 x 10 130 possible combinations [4].…”