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problema do caixeiro-viajante

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<strong>problema</strong> <strong>do</strong><br />

<strong>caixeiro</strong>-<strong>viajante</strong><br />

<strong>problema</strong> <strong>do</strong> técnico de vendas<br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 1<br />

• enuncia<strong>do</strong> simples<br />

<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

da<strong>do</strong>s um conjunto de cidades e as distâncias entre as<br />

cidades, determinar qual é o percurso de menor comprimento<br />

que passa por todas as cidades<br />

•solução difícil<br />

– não foi encontra<strong>do</strong> nenhum algoritmo eficiente<br />

– crê-se que não exista<br />

– solução exacta:<br />

• abordagens baseadas em B&B – prob. de afectação<br />

• relaxação lagrangeana – prob. da árv. sup. custo min.<br />

pior caso: enumeração exponencial<br />

– méto<strong>do</strong>s não exactos de solução (heurísticas)<br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 2


<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

• obter circuito hamiltoniano de menor custo.<br />

• soluções:<br />

Afectação<br />

Caix.Viajante<br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 3<br />

<strong>problema</strong> de afectação<br />

•aplicações<br />

– resolução <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 4


<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

Afectação<br />

Caix.Viajante<br />

solução óptima <strong>do</strong><br />

prob. afectação, mas<br />

não é válida para o<br />

<strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

Afectação<br />

Caix.Viajante<br />

solução óptima <strong>do</strong><br />

prob. afectação, mas<br />

não é válida para o<br />

<strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

Afectação<br />

Caix.Viajante<br />

solução óptima <strong>do</strong><br />

prob. afectação e <strong>do</strong><br />

<strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 5<br />

•aplicações<br />

<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 6


•aplicações<br />

<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 7<br />

•aplicações<br />

<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 8


<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 9<br />

<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

15112<br />

localidades<br />

Alemanha<br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 10


<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

15112<br />

localidades<br />

Alemanha<br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 11<br />

<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

furação<br />

de uma<br />

placa<br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 12


<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 13<br />

<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 14


<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

ou<br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 15<br />

<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 16


<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

•partição<br />

v 2<br />

v 1<br />

v 3<br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 17<br />

<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 18


<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

• definição das restrições<br />

x<br />

ij<br />

= 0 ⎯⎯→ c =∞ xij<br />

= 1⎯⎯→ cij<br />

= 0<br />

ij<br />

e ainda fixar restantes (linha i / coluna j) a ∞<br />

retirar linha i e coluna j<br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 19<br />

•exemplo<br />

<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 20


•exemplo<br />

<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 21<br />

•exemplo<br />

<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 22


•exemplo<br />

<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 23<br />

•exemplo<br />

<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 24


•exemplo<br />

<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

Solução<br />

Óptima<br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 25<br />

<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

• melhorar indicação <strong>do</strong> prob. Afectação – eliminar sub-árvore<br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 26


<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

3+2<br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 27<br />

<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 28


<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 29<br />

<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

2<br />

complexidade O( n )<br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 30


<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

3<br />

complexidade O( n )<br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 31<br />

<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

1 5 4 3 2 1 6 + 0 - 1 = 5<br />

1 4 5 3 2 1 8 + 1 - 0 = 9<br />

1 4 3 5 2 1 0 + 7 - 4 = 3<br />

1 4 3 2 5 1 5 + 3 - 0 = 8<br />

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<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 33<br />

<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 34


<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

• ver heurísticas de pesquisa local<br />

• excel<br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 35<br />

<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 36


<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 37<br />

<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 38


<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 39<br />

<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 40


<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 41<br />

<strong>problema</strong> <strong>do</strong> <strong>caixeiro</strong> <strong>viajante</strong><br />

J.A.Oliveira – DPS – U.Minho 42

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