1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

GIẢI THUẬT DI TRUYỀN để xếp THỜI KHÓA BIỂU hệ tín CHỈ CHO TRƯỜNG đại học

13 2 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 13
Dung lượng 325,82 KB

Nội dung

-1- -2- B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Cơng trình đư c hồn thành t i Đ I H C ĐÀ N NG PH M ANH TU N NG D NG GI I THU T DI TRUY N Đ X P TH I KHĨA BI U H TÍN CH CHO TRƯ NG Đ I H C Đ I H C ĐÀ N NG Ngư i hư ng d n khoa h c: TS.Nguy n T n Khôi Ph n bi n 1: TS.Nguy n Thanh Bình Ph n bi n 2: TS.Trương Công Tu n Chuyên ngành: KHOA H C MÁY TÍNH Mã s : 60.48.01 Lu n văn ñư c b o v trư c H i ñ ng ch m Lu n văn t t nghi p th c sĩ k thu t h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 21 tháng năm 2012 TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T Đà N ng - Năm 2012 Có th tìm hi u lu n văn t i: - Trung tâm Thông tin - H c li u, Đ i h c Đà N ng - Trung tâm H c li u, Đ i h c Đà N ng -3M" Đ#U Lý ch n ñ% tài Trong cu c s ng ta thư ng g p tốn liên quan đ n x p l ch x p l ch v n hành máy móc, x p l ch bi u cho vi c th c hi n m t d án, x p l ch làm vi c, x p l ch thi ñ u th thao,… Đ i v i lo i toán c n ph i tìm m t phương án x p l ch th a mãn t t c ràng bu c khai thác hi u qu ngu n tài nguyên hi n có, gi m th i gian chi phí th c hi n Bài tốn x p th i khóa bi u trư ng h c nói chung trư ng Đ i h c nói riêng m t nh ng tốn v y Có r t nhi!u ràng bu c đư c đ t tốn ràng bu c v! ñ i tư ng tham gia (gi ng viên, l p h c, sinh viên), ràng bu c v! tài nguyên ph"c v" gi ng d y (phòng h c lý thuy t, phòng th c hành,…), ràng bu c v! th i gian (s ti t h c, s l n h c, s ti t -4( Vi t Nam hi n nay, trư ng Đ i h c ñang d n chuy n sang hình th)c đào t o tín ch& M c d u hình th)c đào t o có nhi!u ưu m so v i đào t o niên ch nhiên vi c x p th i khóa bi u v*n m t gánh n ng th c s cho trư ng, ñ c bi t trư ng có quy mơ ñào t o l n V l i th trư ng chưa có s n ph+m ph n m!m gi i quy t hi u qu tốn Trong nh ng năm g n đây, phương pháp ti p c n di truy!n ñã thu hút r t nhi!u s ý lĩnh v c nghiên c)u khác có khoa h c máy tính Phương pháp có nhi!u đ c m n'i tr i khơng địi h i tri th)c, tránh t i ưu c"c b , th c hi n t t v i toán có khơng gian l i gi i l n có th áp d"ng cho nhi!u lo i tốn t i ưu khác Trên th gi i hi n nay, gi i thu t di truy!n k t h p v i tin h c ñư c )ng d"ng đ gi i quy t nh ng tốn t i ưu m t cách r t hi u qu m#i l n), ràng bu c v! chuyên môn r t nhi!u ràng bu c khác Vì v y, vi c nghiên c)u )ng d"ng gi i thu t di truy!n tùy thu c vào t$ng trư ng V n ñ! ñ t c n xây d ng m t th i (Genetic Algorithm - GA) ñ gi i quy t hi u qu tốn x p th i khóa bi u th a mãn t t c ràng bu c đ ng th i khai thác hi u khóa bi u nói vi c làm c n thi t qu ngu n tài nguyên ph"c v" gi ng d y M&c tiêu nhi m v& nghiên c'u Bài tốn x p th i khóa bi u thu c l p tốn NP-đ y ñ% Đ! tài t p trung nghiên c)u )ng d"ng gi i thu t di truy!n v y có th khơng tìm đư c l i gi i t i ưu Đây m t tốn vào tốn x p th i khóa bi u cho h tín ch& t i m t trư ng đ i h c khơng m i có nhi!u gi i thu t đư c đưa ñ gi i quy t ña ngành nh,m ñưa phương án x p th i khóa bi u th a mãn t t c gi i thu t nhánh c n, gi i thu t leo ñ i, gi i thu t luy n thép, gi i ràng bu c ñ t ñ ng th i khai thác hi u qu ngu n l c ñào thu t tô màu ñ th , gi i thu t x p x&,… Tuy nhiên gi i thu t t o c%a nhà trư ng v i th i gian ng-n thư ng khơng có tính t'ng quát ch& áp d"ng hi u qu ñ i v i trư ng h c có quy mơ nh , ràng bu c v! m t d li u Đ ñ t ñư c m"c tiêu trên, ñ! tài t p trung vào nhi m v" c" th sau: -5- -6- - Phân tích ñ c ñi m c%a toán x p th i khóa bi u h tín ch& trư ng ñ i h c ñ t$ ñó ñ! gi i pháp h p lý vi c xây d ng tri n khai h th ng - Tìm hi u gi i thu t di truy!n )ng d"ng c%a vi c gi i quy t hi u qu toán t i ưu - ng d"ng gi i thu t di truy!n vào tốn x p th i khóa bi u h tín ch& trư ng Đ i h c - Phân tích đánh giá k t qu đ t ñư c th c hi n h th ng ñ i v i b d li u th/ ñơn gi n - Tri n khai th c nghi m v i b d li u x p th i khóa bi u c%a m t s ngành t i Trư ng Đ i h c Bách khoa – Đ i h c Đà N ng Đ i tư(ng ph)m vi nghiên c'u - Nghiên c)u ñ c ñi m, ñ c trưng c%a gi i thu t di truy!n, thành ph n b n c%a gi i thu t di truy!n kh0i ñ ng qu n th ban ñ u, ñánh giá đ thích nghi c%a cá th , tốn t/ di truy!n Phương pháp nghiên c u th c nghi m - Phân tích thi t k h th ng x p th i khóa bi u h tín ch& theo quy trình xây d ng )ng d"ng ph n m!m - Xây d ng h th ng x p th i khóa bi u h tín ch& s/ d"ng gi i thu t di truy!n - Th/ nghi m h th ng ñánh giá k t qu ñ t ñư c d a b d li u th/ d li u th c t t i m t trư ng ñ i h c K*t qu d+ ki*n - Nh n th)c ñ y ñ% v! th m nh c%a gi i thu t di truy!n vi c gi i toán t i ưu - Đ! ñư c gi i pháp )ng d"ng v n ñ! c%a gi i thu t di truy!n vào vi c gi i quy t tốn x p th i khóa bi u h tín ch& - Xây d ng h th ng ph n m!m uniScheGA nh,m ph"c v" cho vi c x p th i khóa bi u h tín ch& t i m t s trư ng Đ i h c Ý nghĩa khoa h c th+c ti n c-a lu.n văn V m t lý thuy t (ch n l c, lai ghép, ñ t bi n), ñi!u ki n d$ng - ng d"ng gi i thu t di truy!n vào toán x p th i khóa - Áp d"ng gi i thu t di truy!n vào máy tính phương pháp áp bi u t i m t trư ng ñ i h c ña ngành ñào t o theo h c ch tín ch& v i d"ng quy lu t c%a trình ti n hóa t nhiên vào vi c gi i quy t ràng bu c nh ng yêu c u b n toán ph)c t p mà gi i thu t trư c khơng đáp )ng đư c Phương pháp nghiên c'u Phương pháp nghiên c u lý thuy t - Nghiên c)u tài li u, ngôn ng công ngh liên quan - T'ng h p tài li u lý thuy t v! gi i thu t di truy!n - Bi u di1n toán x p th i khóa bi u h tín ch& trư ng đ i h c s/ d"ng mơ hình gi i thu t di truy!n - Vi c x p th i khố bi u h tín ch& s/ d"ng gi i thu t di truy!n m t v n ñ! khơng m i l i chưa đư c áp d"ng hi u qu th c t - Ngồi tốn x p th i khố bi u, gi i thu t di truy!n cịn có th ñư c )ng d"ng nhi!u toán t i ưu khác Vì v y k t qu nghiên c)u c%a ñ! tài s2 t o n!n t ng s0 ñ ti p t"c nghiên c)u v! sau -7- -8CHƯƠNG 1: BÀI TỐN X P TH I KHĨA BI U H TÍN V m t th c ti n - K t qu c%a ñ! tài h th ng ph n m!m uniScheGA dùng CH VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GI I QUY T Chương trình bày t'ng quan v! tốn x p th i khóa bi u đ x p th i khóa bi u h tín ch& d1 s/ d"ng, có tính tùy bi n cao, đáp h tín ch& trư ng đ i h c phương pháp gi i quy t )ng t t nhu c u c%a ngư i dùng 1.1 BÀI TỐN X P TH I KHĨA BI U H TÍN CH - H th ng có th ch y t t v i b d li u th c t t i trư ng ñ i h c giúp gi m ñáng k th i gian công s)c vi c x p th i khóa bi u B c&c lu.n văn N i dung c%a lu n văn đư c chia thành chương sau: Chương 1: Bài toán x p th i khóa bi u h tín ch& phương pháp gi i quy t Chương 2: Gi i thu t di truy!n Chương 3: ng d"ng gi i thu t di truy!n đ x p th i khóa bi u h tín ch& Chương 4: Tri n khai h th ng x p th i khóa bi u h tín ch& 1.1.1 Các quy trình x*p th i khóa bi0u h tín ch1 Trình bày quy trình x p th i khóa bi u h tín ch&, đánh giá ưu c m c%a m#i quy trình 1.1.2 Bài tốn x*p th i khóa bi0u h tín ch1 Trình bày chi ti t tốn x p th i khóa bi u h tín ch&, thơng tin, ràng bu c yêu c u c%a tốn 1.1.2.1 Các thơng tin c a toán 1.1.2.2 Các ràng bu c c a toán 1.1.3 Các mơ hình x*p th i khóa bi0u h tín ch1 Trình bày mơ hình x p th i khóa bi u thơng d"ng hi n đư c s/ d"ng th c t 1.1.3.1 Th i khóa bi u tu n 1.1.3.2 Th i khóa bi u h c kỳ 1.1.3.3 Th i khóa bi u (k) tu n/h c kỳ 1.1.3.4 Th i khóa bi u cho m i tu n 1.1.4 M&c tiêu c-a tốn x*p th i khóa bi0u h tín ch1 1.2 CÁC PH#N M M X P TH I KHÓA BI U HI N NAY 1.2.1 Ph2n m%m th i khóa bi0u t)i Vi t Nam 1.2.2 Ph2n m%m th i khóa bi0u th* gi i -91.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP GI I QUY T BÀI TỐN Trình bày phương pháp gi i quy t toán x p th i khóa - 10 CHƯƠNG 2: GI I THU T DI TRUY N Chương trình bày khái ni m v! gi i thu t di truy!n bi u h tín ch&, đánh giá ưu c ñi m c%a phương pháp, lý cách )ng d"ng vào gi i quy t m t s toán th c t ch n gi i thu t di truy!n ñ gi i quy t toán 2.1 T3NG QUAN V GI I THU T DI TRUY N 1.3.1 Các phương pháp truy%n th ng 1.3.1.1 Gi i thu t vét c n 2.1.1 L4ch s5 gi i thu.t di truy%n 2.1.2 T6ng quan 1.3.1.2 Gi i thu t leo ñ i 1.3.2 Các phương pháp hi n 1.3.2.1 Gi i thu t luy n kim 1.3.2.2 Gi i thu t di truy n 1.3.2.3 Gi i thu t t i ưu ñàn ki n 1.3.3 Đánh giá phương pháp Các gi i thu t leo đ i luy n kim có r t nhi!u c ñi m thư ng khơng tr v! đư c k t qu mong ñ i Các gi i thu t di truy!n t i ưu đàn ki n có nhi!u ưu m th hi n hai phương pháp ñư c s/ d"ng nhi!u nh t ñ gi i quy t toán t i ưu có tốn x p th i khóa bi u Xét v! th i gian th c hi n, chi phí th c hi n gi i thu t t i ưu ñàn ki n t t ph)c t p so v i gi i thu t di truy!n Trên th c t công vi c l p th i khóa bi u t i trư ng ñ i h c ch& di1n kho ng hai ñ n ba l n m t năm nên th i gian chi phí khơng nh hư0ng nhi!u Vì v y lu n văn đ đơn gi n tơi s/ d"ng gi i thu t di Hình 2.2 Sơ đ t ng quan c a gi i thu t di truy n 2.1.3 Các thao tác b n truy!n ñ gi i quy t toán x p th i khóa bi u h đào t o tín ch& cho 2.1.3.1 Bi u di n mơ hình cá th trư ng ñ i h c 2.1.3.2 Kh i t o qu n th ban ñ u 2.1.3.3 Xây d ng hàm thích nghi 2.1.3.4 Xây d ng tốn t di truy n - 11 - - 12 - 2.1.3.5 Xác ñ nh tham s cho gi i thu t 2.2.3.1 Đ t bi n ñ o ngư c 2.1.3.6 Xác ñ nh ñi u ki n d ng 2.2.3.2 Đ t bi n chèn 2.1.4 S+ khác bi t gi7a gi i thu.t di truy%n so v i gi i 2.2.3.3 Đ t bi n thay th thu.t khác 2.2.3.4 Đ t bi n chuy n d ch Trình bày s khác bi t gi a gi i thu t di truy!n so v i gi i 2.3 CÁC THAM S: C;A GI I THU T DI TRUY N thu t tìm ki m t i ưu bình thư ng 2.2 CÁC TỐN T8 DI TRUY N 2.2.1 Toán t5 ch n l c Gi i thu t di truy!n có tham s quan tr ng kích thư c qu n th (popsize), xác su t lai ghép (pc), xác su t ñ t bi n (pm) Vi c l a ch n tham s phù h p s2 tăng tính hi u qu c%a gi i thu t Ch n l c q trình ch n NST có ñ thích nghi cao qu n th hi n t i ñ ñưa vào qu n th th h ti p theo Trong tham s popsize quan tr ng nh t, n u ch n kích thư c qu n th q nh tính đa d ng c%a qu n th b 2.2.1.1 Toán t ch n l c t l h n ch nh hư0ng đ n k t qu cịn n u l n s2 làm hao phí tài 2.2.1.2 Toán t ch n l c c nh tranh ngun c%a máy tính làm ch m q trình ti n hóa 2.2.1.3 Tốn t ch n l c x p h ng 2.4 2.2.2 Toán t5 lai ghép Toán t/ lai ghép nh,m t o NST m i s0 c p NST cha - m3 b,ng cách ghép ño n gen NST cha - m3 l i v i Toán t/ lai ghép ñư c th c hi n v i m t xác su t pc 2.2.2.1 Lai ghép m t ñi m 2.2.2.2 Lai ghép ña ñi m 2.2.2.3 Lai ghép đ ng nh t 2.2.3 Tốn t5 ñ9t bi*n Đ t bi n hi n tư ng NST mang m t s ñ c tính khơng có NST c%a cha m3 Tốn t/ ñ t bi n ñư c th c hi n v i m t xác su t pm nh nhi!u so v i xác su t lai ghép pc b0i t nhiên đ t bi n gen thư ng x y NG D NG GI I THU T DI TRUY N Đ )ng d"ng gi i thu t di truy!n vào vi c gi i quy t m t tốn c n ph i th c hi n m t s công vi c quan tr ng sau: L a ch n cách bi u di1n mơ hình NST cho m#i NST có th ch)a đ ng đư c m t l i gi i c%a toán Xây d ng hàm đánh giá đ thích nghi cho t$ng NST Đây bư c khó khăn nh hư0ng l n đ n tính hi u qu c%a gi i thu t L a ch n tốn t/ di truy!n phù h p, t p trung cho ba tốn t/ ch n l c, lai ghép ñ t bi n Xác ñ nh tham s c%a gi i thu t di truy!n kích thư c qu n th , xác su t lai ghép, xác su t ñ t bi n Xác ñ nh ñi!u ki n d$ng cho q trình ti n hóa - 13 CHƯƠNG 3: - 14 - NG D NG GI I THU T DI TRUY N Đ X P TH I KHÓA BI U H TÍN CH Chương v n d"ng ki n th)c v! gi i thu t di truy!n đ M#i NST có th xem m t m ng chi!u: Chi!u th) nh t bi u di1n ti t h c ngày, chi!u th) hai bi u di1n ngày tu n, chi!u th) ba bi u di1n phòng h c áp d"ng vào tốn x p th i khóa bi u h tín ch& 3.1 QUY TRÌNH X P TH I KHĨA BI U Hình 3.5 C u trúc c a m t nhi m s!c th Hình 3.1 Quy trình x p th i khóa bi u đ xu t 3.3 BI U DING PHÁT TRI N K T QU Đ T ĐƯAC Qua q trình th c hi n lu n văn, tơi ñã có ki n th)c ñ y ñ% v! gi i thu t di truy!n, bi t cách v n d"ng gi i thu t di truy!n vào vi c gi i quy t m t s toán t i ưu, đ c bi t tốn t i ưu có khơng gian tìm ki m l n V n d"ng ñư c gi i thu t di truy!n ñ xây d ng h th ng ph n m!m uniScheGA x p th i khóa bi u h tín ch& cho trư ng đ i h c: - H th ng ñáp )ng t t t t c ràng bu c ñư c nêu lu n văn bao g m ràng bu c c)ng m!m - H th ng ch y 'n ñ nh, có giao di n ñ3p, có bi u ñ minh h a tr c quan trình x p th i khóa bi u - Cho phép x p th i khóa bi u t$ m t tu n b t kỳ h c kỳ s0 có tính đ n đi!u ki n ràng bu c v! gi ng viên, v! phòng h c tu n hi n t i - K t qu x p th i khóa bi u đư c trình bày đa d ng bao g m - 26 - Th c thi h th ng b d li u l n (kho ng 100 l p h c ph n, kho ng t$ 300 ñ n 500 ti t / tu n) thư ng ch m Khi ph i chia nh d li u ñ th c hi n nhi!u l n PH M VI NG D NG H th ng có th )ng d"ng t t ñ i v i trư ng ñ i h c, cao ñ5ng ñào t o theo tín ch& Đ i v i trư ng x p th i khóa bi u theo quy trình ngư c l i t)c cho sinh viên ñăng ký h c r i m i x p th i khóa bi u nhi!u trư ng h p h th ng chưa cho ñư c k t qu mong mu n H th ng có th )ng d"ng đ x p th i khóa bi u cho nh ng trư ng có quy mơ đào t o l n, đ th c hi n hi u qu ta nên chia nh d li u r i ti n hành x p th i khóa bi u nhi!u l n HƯ>NG PHÁT TRI N Đ h th ng ngày hoàn thi n ch y nhanh c n ph i ti p t"c nghiên c)u phát tri n h th ng theo hư ng sau: - Tích h p thêm ràng bu c x p th i khóa bi u ngồi th i khóa bi u c%a t$ng l p, t$ng gi ng viên, t$ng sinh viên, t$ng ràng bu c b n ñư c ñ! c p lu n văn Khi th c hi n ngư i s/ nhóm l ch s/ d"ng t$ng phịng h c d"ng có th tùy ý l a ch n ràng bu c mà c n ñáp )ng - D li u th i khóa bi u có th d1 dàng xu t sang Acrobat Reader, Microsoft Excel có th tra c)u t$ website Tuy nhiên, h th ng cịn có m t s t n t i sau: - Yêu c u c%a tốn x p th i khóa bi u th c t ña d ng h th ng hi n t i ch& ñáp )ng ñư c yêu c u b n ñư c nêu - Song song hóa gi i thu t GA ñ x/ lý ñ ng th i nhi!u máy tính nh,m tăng t c đ th c hi n chương trình - Ti p t"c hồn thi n hàm đánh giá đ thích nghi đ tùy theo ng c nh có th t đi!u ch&nh tr ng s cho phù h p nh t - Nghiên c)u k t h p gi i thu t di truy!n v i k thu t khác m ng Nơron, lơgic m ,… đ nâng cao hi u qu cho h th ng ... v! gi i thu t di truy!n - Bi u di1 n tốn x p th i khóa bi u h tín ch& trư ng đ i h c s/ d"ng mơ hình gi i thu t di truy!n - Vi c x p th i khoá bi u h tín ch& s/ d"ng gi i thu t di truy!n m t v... th i khóa bi u h tín ch& phương pháp gi i quy t Chương 2: Gi i thu t di truy!n Chương 3: ng d"ng gi i thu t di truy!n ñ x p th i khóa bi u h tín ch& Chương 4: Tri n khai h th ng x p th i khóa. .. bi u h tín ch& 1.1.1 Các quy trình x*p th i khóa bi0u h tín ch1 Trình bày quy trình x p th i khóa bi u h tín ch&, đánh giá ưu c m c%a m#i quy trình 1.1.2 Bài tốn x*p th i khóa bi0u h tín ch1

Ngày đăng: 23/07/2022, 10:17

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN