Bookmark not defined.. Bookmark not defined.. Bookmark not defined.. Bookmark not defined.. Bookmark not defined.. Bookmark not defined.. Bookmark not defined.. Bookmark not defined.. Th
Trang 1I H C QU C GIA HÀ N I
TR NGă I H CăCÔNGăNGH
NGUY N V NăNGÀ
NGăD NGăTHU TăTOỄNăT Iă UăTI NăHÓAăLAIă TRONGăPHỂNăTệCHăNHUăC UăKHỄCH HÀNG
LU NăV NăTH CăS ăCÔNGăNGH THÔNGăTIN
HÀăN I - 2016
Trang 2I H C QU C GIA HÀ N I
TR NGă I H CăCÔNGăNGH
NGUY N V NăNGÀ
NGăD NGăTHU TăTOỄNăT Iă UăTI NăHÓAăLAIă TRONGăPHỂNăTệCHăNHUăC UăKHỄCH HÀNG
LU NăV NăTH CăS ăCÔNGăNGH THÔNGăTIN
NgƠnh: Công ngh thông tin Chuyên ngƠnh: Truy n d li u vƠ m ng máy tính
Mƣ s : Chuyên ngƠnh thí đi m
NG IăH NG D N KHOA H C:ăTS.ăLêăHoƠngăS n
HÀăN I - 2016
Trang 3M C L C
M C L C 1 DANH SÁCH CÁC Kụ HI U VÀ CH VI T T T 2 DANH M C HÌNH V Error! Bookmark not defined
L I CAM OAN Error! Bookmark not defined
L I C M N 3
M U 4
CH NGăI.ăăT NG QUAN T Iă UăTI NăHÓAăVÀăBÀIăTOỄN PHỂNă
C M M 7 1.1T i uăti năhóa 7
1.1.1 Thu t toán l p trình ti n hóa 9 1.1.2 Chi n l c ti n hóa Error! Bookmark not defined 1.1.3 Thu t toán di truy n Error! Bookmark not defined
1.1.4 L p trình di truy n Error! Bookmark not defined
1.1.5 Ti n hóa vi phơn Error! Bookmark not defined
1.1.6 Thu t toán v n hóa Error! Bookmark not defined 1.2 BƠiătoánăphơnăc m m Error! Bookmark not defined
1.2.1 Khái quát phơn c m Error! Bookmark not defined
1.2.2 đo Error! Bookmark not defined
1.2.3 Các thu t toán phơn c m tiêu bi u Error! Bookmark not defined
1.2.4 Thu t toán phơn c m m Error! Bookmark not defined 1.3 K t lu năch ng Error! Bookmark not defined
CH NGă 2.ă THI T K THU Tă TOỄNă T Iă Uă TI Nă HÓAă LAIăă CHOăPHỂNăC M M Error! Bookmark not defined
2.1 Thu tătoánăBlackăHole Error! Bookmark not defined
2.1.1 Khái quát Error! Bookmark not defined 2.1.2 Mô t thu t toán Error! Bookmark not defined 2.1.3 CƠi đ t thu t toán Error! Bookmark not defined
Trang 42.2 Thu tătoánăHarmonyăSearch Error! Bookmark not defined
2.2.1 Khái quát Error! Bookmark not defined
2.2.2 Mô t thu t toán Error! Bookmark not defined
2.2.3 CƠi đ t thu t toán Error! Bookmark not defined
2.2.4 Nh c đi m Error! Bookmark not defined
2.3 Thu tătoánăt iă uăti năhóaălaiăBHHS Error! Bookmark not defined
2.3.1 ụ t ng Error! Bookmark not defined
2.3.2 Mô t thu t toán Error! Bookmark not defined
2.3.3 CƠi đ t thu t toán Error! Bookmark not defined
2.4.ă ánhăgiáă u,ănh căđi m c a thu tătoánălaiăghépăBHHSError! Bookmark not defi
2.4.1 u đi m Error! Bookmark not defined
2.4.2 Nh c đi m Error! Bookmark not defined
2.5 K t lu năch ng Error! Bookmark not defined
CH NGă 3.ă ă XỂYă D NG NG D NGă PHỂNă TệCHă NHUă C U
KHỄCHăHÀNG Error! Bookmark not defined
3.1 Môăt yêuăc u Error! Bookmark not defined
3.2 D li u th c nghi m Error! Bookmark not defined
3.3 Thi t k h th ng Error! Bookmark not defined
3.4 CƠiăđ t thu tătoánăBHHS Error! Bookmark not defined
3.5 K t qu th c nghi m thu tătoánăvƠădemoăch ngătrìnhError! Bookmark not defined.
3.6 K t lu năch ng Error! Bookmark not defined
K T LU N Error! Bookmark not defined
H NGăPHỄTăTRI N Error! Bookmark not defined
PH L C Error! Bookmark not defined
TÀIăLI U THAM KH O 10
Trang 5L IăC Mă N
Em xin bƠy t lòng bi t n chơn thƠnh vƠ sơu s c đ n Ti n s Lê HoƠng S n, Trung tơm Tính toán Hi u n ng cao - Tr ng i h c Khoa h c t nhiên, th y đƣ dƠnh nhi u th i gian t n tình ch b o, h ng d n em trong su t quá trình tìm hi u, tri n khai vƠ nghiên c u đ tƠi Th y lƠ ng i đƣ đ nh h ng vƠ đ a ra nhi u góp
ý quý báu trong quá trình em th c hi n lu n v n nƠy
Em xin chơn thƠnh c m n chơn thƠnh t i toƠn th các th y cô giáo trong khoa Công ngh thông tin, Tr ng i h c Công ngh HƠ N i, i h c Qu c gia
HƠ N i đƣ d y b o t n tình, trang b cho em nh ng ki n th c quý báu, b ích vƠ
t o đi u ki n thu n l i trong su t quá trình em h c t p vƠ nghiên c u t i tr ng
Em c ng xin đ c g i l i c m n t i các th y cô, các anh ch vƠ các b n trong Trung tơm Tính toán Hi u n ng cao - Tr ng i h c Khoa h c t nhiên đƣ giúp đ em trong su t th i gian lƠm lu n v n nƠy
Em c ng xin chơn thƠnh c m n t i gia đình, b n bè, đ ng nghi p đƣ luôn bên em c v , đ ng viên, giúp đ em trong su t quá trình h c t p vƠ th c hi n
lu n v n
Do có nhi u h n ch v th i gian vƠ ki n th c nên lu n v n không tránh kh i
nh ng thi u sót, r t mong nh n đ c nh ng ý ki n đóng góp quý báu c a quý
th y cô vƠ các b n cùng quan tơm
Lu n v n đ c th c hi n d i s tƠi tr c a đ tƠi nghiên c u c b n mƣ s : 102.05-2014.01 c a Qu phát tri n khoa h c vƠ công ngh qu c gia (NAFOSTED)
Cu i cùng em xin g i l i chúc s c kh e vƠ thƠnh đ t t i t t c quý th y
cô, quý đ ng nghi p cùng toƠn th gia đình vƠ b n bè
Xin chơn thƠnh c m n!
Trang 6M U
1 t v năđ
NgƠy nay, công ngh thông tin có nhi u chuy n bi n m nh m , c v s
l ng vƠ ch t l ng trên c hai l nh v c ph n c ng vƠ ph n m m, đi u đó đƣ tác
đ ng l n đ n s phát tri n c a xƣ h i S bùng n thông tin đƣ đem đ n l ng d
li u kh ng l cho nhơn lo i, do đó đòi h i con ng i ph i bi t khai thác d li u vƠ
x lý thông tin ph c v cho m c đích c a mình
M t trong nh ng k thu t quan tr ng trong quá trình khai phá d li u vƠ x
lý d li u l n lƠ k thu t phơn c m d li u Phơn c m đ c bi t hi u qu khi ta không bi t v thông tin c a các c m, ho c khi ta quan tơm t i nh ng thu c tính
c a c m mƠ ch a bi t ho c bi t r t ít v nh ng thông tin đó Phơn c m đ c coi
nh m t công c đ c l p đ xem xét phơn b d li u, lƠm b c ti n x lý cho các thu t toán khác Vi c phơn c m d li u có r t nhi u ng d ng nh trong l p quy
ho ch đô th , nghiên c u trái đ t, đ a lý, khai phá Web v.v
Trong kinh doanh, y u t khách hƠng quy t đ nh đ n s thƠnh b i c a doanh nghi p Khi thông tin đang tr thƠnh y u t quy t đ nh trong kinh doanh thì
v n đ tìm ra các thông tin h u ích trong các c s d li u kh ng l ngƠy cƠng tr thƠnh m c tiêu quan tr ng c a các doanh nghi p Khai phá d li u lƠ m t nh ng
h ng nghiên c u ph bi n v vi c t ch c các kho d li u vƠ kho thông tin ƣ
có nhi u nghiên c u trong vƠ ngoƠi n c quan tơm t i vi c hình thƠnh lu t t d
li u không ch đ c th c hi n trong các ph ng pháp c a khai phá d li u nói chung mƠ còn đ c xơy d ng trên lý thuy t c m m Phơn c m m lƠ công c
h u hi u trong các bƠi toán khai phá d li u, phơn tích khách hƠng Thu t toán phơn c m m lƠ m t ph ng pháp th ng đ c s d ng trong nh n d ng m u vƠ cho k t qu mô hình t t trong nhi u tr ng h p Tuy nhiên, đi m y u c a phơn
c m m lƠ nghi m t i u lƠ c c tr đ a ph ng Do v y, xu h ng lƠ s d ng các
Trang 7thu t toán t i thi u t i u ti n hóa cho phơn c m m đ tìm ra nghi m t i u toƠn
c c, nơng cao ch t l ng phơn c m
T i u hóa, đ c kh i ngu n nh m t ngƠnh c a Toán h c, có r t nhi u
ng d ng r ng rƣi trong quy ho ch tƠi nguyên, thi t k ch t o máy, đi u khi n t
đ ng, qu n tr kinh doanh, ki n trúc đô th , công ngh thông tin, trong vi c t o nên các h h tr ra quy t đ nh trong qu n lý vƠ phát tri n các h th ng l n Chính vì v y, các l nh v c c a t i u hóa ngƠy cƠng tr nên đa d ng Trong th c
t , vi c tìm gi i pháp t i u cho m t v n đ nƠo đó chi m m t vai trò h t s c quan tr ng Ph ng án t i u lƠ ph ng án h p lý nh t, t t nh t, ti t ki m chi phí, tƠi nguyên, ngu n l c mƠ l i đem l i hi u qu Có r t nhi u thu t toán đƣ vƠ đang
đ c s d ng đ t i u hóa M t trong nh ng b c phát tri n trong l nh v c nƠy
đ c bi t ph i k đ n lƠ thu t toán t i u ti n hóa
2 M căđíchăc a lu năv n
Lu n v n s trình bƠy v m t ph ng pháp t i u cho phơn c m m , c th
lƠ thu t toán lai ghép gi a Black Hole vƠ Harmony Search Thu t toán nƠy s
đ c áp d ng cho bƠi toán phơn tích nhu c u khách hƠng ậ lƠ m c tiêu quan tr ng
c a b t k doanh nghi p nƠo trong vi c xác đ nh các khách hƠng ti m n ng, nhu
c u c a nhóm khách hƠng, m c đ hƠi lòng v s n ph m vƠ d ch v T đó h tr doanh nghi p đ a ra quy t đ nh trong chi n l c kinh doanh trong t ng lai d a vƠo k t qu c a quá trình phơn tích khách hƠng ti m n ng, nhu c u c a nhóm khách hƠng vƠ m c đ hƠi lòng v s n ph m vƠ d ch v c a doanh nghi p
M t c s d li u m u v th ng kê doanh s bán hƠng c a m t công ty kinh doanh thi t b y t cho kho ng 500 b nh vi n [6] đ c s d ng đ lƠm đ u vƠo cho h th ng phơn tích nhu c u khách hƠng có cƠi đ t các thu t toán trên Qua đơy, tính hi u qu c a các thu t toán t i u ti n hóa cho bƠi toán phơn c m
m theo các tiêu chí v ch t l ng vƠ th i gian tính toán đ c lƠm rõ đ ng th i phác h a chi ti t v các ch c n ng chính c a bƠi toán phơn tích nhu c u khách hƠng
Trang 83 B c c c a lu năv n
Lu n v n g m 3 ch ng, có ph n m đ u, ph n k t lu n, ph n m c l c,
ph n tƠi li u tham kh o Các n i dung c b n c a lu n v n đ c trình bƠy theo
c u trúc nh sau:
Ch ngă1.ăT ng quan t iă uăti năhóaăvƠăbƠiătoánăphơnăc m m
Trong ch ng nƠy, lu n v n s trình bƠy t ng quan v t i u ti n hóa, thu t toán l p trình ti n hóa (EP), chi n l c ti n hóa, thu t toán di truy n v i thu t gi i
GA, l p trình di truy n, ti n hóa vi phơn v i thu t toán DE vƠ thu t toán v n hóa
T các thu t toán t i u ti n hóa, lu n v n s trình bƠy trình bƠy v khái ni m t p
m , phơn c m m , thu t toán phơn c m m vƠ thu t toán kinh đi n FCM T c
s đó k th a, d n ch ng, phơn tích hai thu t toán Black Hole vƠ Hamorny Search
đ thi t k m t thu t toán lai khác t i u cho phơn c m m
Ch ngă2 Thi t k thu tătoánăt iă uăti năhóaălaiăchoăphơnăc m m
Trong ch ng nƠy, tác gi gi i thi u hai thu t toán t i u tìm ki m đó lƠ thu t toán Back Hole (BH) c a John Wheeler, đ mô t hi n t ng c a m t kh i
s p đ v i ý t ng l c hút t ng tác trong v tr c a các v t th vƠ Hamorny Search (HS) v i ý t ng t i u thu t gi i nh ng i nh c công ch i m t b n nh c tuy t v i T đó k t h p 2 thu t toán l i thƠnh thu t toán khác đ t i u ti n hóa trong không gian tìm ki m đó lƠ thu t toán lai ghép BHHS Các nh n xét, đánh giá u, nh c đi m c a 3 thu t toán trên c ng đ c nh c đ n trong ch ng nƠy
Ch ngă3 Xơyăd ng ng d ngăphơnătíchănhuăc uăkháchăhƠng
Trong ch ng nƠy, tác gi cƠi đ t thu t toán lai ghép BHHS vƠ xơy d ng
ph n m m phơn tích nhu c u c a khách hƠng đ giúp công ty s n xu t kinh doanh
có nh ng quy t đ nh s n xu t, l a ch n s n ph m t t nh t phù h p v i các quy t
Trang 9CH NGăI T NG QUAN T Iă UăTI NăHÓAăVÀăBÀIăTOỄNă
PHỂNăC M M
1.1 T iă uăti năhóa
T i u hóa đ c kh i ngu n nh m t ngƠnh c a Toán h c, có r t nhi u
ng d ng r ng rƣi trong quy ho ch tƠi nguyên, thi t k ch t o máy, đi u khi n t
đ ng, qu n tr kinh doanh, ki n trúc đô th , công ngh thông tin, trong vi c t o nên các h h tr ra quy t đ nh trong qu n lý vƠ phát tri n các h th ng l n Chính vì v y, các l nh v c c a t i u hóa ngƠy cƠng tr nên đa d ng Trong th c
t , vi c tìm gi i pháp t i u cho m t v n đ nƠo đó chi m m t vai trò h t s c quan tr ng Ph ng án t i u lƠ ph ng án h p lý nh t, t t nh t, ti t ki m chi phí, tƠi nguyên, ngu n l c mƠ l i đem l i hi u qu Có r t nhi u thu t toán đƣ vƠ đang
đ c s d ng đ t i u hóa M t trong nh ng b c phát tri n trong l nh v c nƠy
đ c bi t ph i k đ n lƠ thu t toán t i u ti n hóa [1]
T khi trái đ t đ c hình thƠnh, m i s s ng trên trái đ t tr i qua hƠng tri u tri u n m đ u đƣ vƠ đang ti p t c ti n hóa vƠ phát tri n đ thích nghi v i đi u
ki n, môi tr ng s ng Chúng phát tri n, thay đ i liên t c đ sinh t n Nh ng cá
th nƠo y u vƠ không thích nghi đ c thì s b ch t ho c không phát tri n, nh ng
cá th thích nghi v i môi tr ng s ng s phát tri n m nh m đ ti p t c sinh t n, duy trì vƠ phát tri n gi ng nòi [2]
Trong sinh h c, ti n hóa lƠ quá trình mƠ qua đó các sinh v t nh n đ c vƠ truy n l i các đ c tính t th h nƠy sang th h khác (lai t o) Vi c di n ra trong
m t th i gian r t dƠi c a nó gi i thích ngu n g c c a các loƠi m i vƠ s đa d ng
c a sinh v t Các loƠi cùng nhau liên quan đ n nhau b i cùng g c, s n ph m c a
s ti n hóa vƠ s hình thƠnh loƠi qua hƠng t n m
Trang 10VƠ t quy lu t s s ng các loƠi trên, ng i ta có nh ng ý t ng v tính toán ti n hóa (EC) Tính toán ti n hóa lƠ mô ph ng c a quá trình ch n l c t nhiên trong quá trình (th t c) tìm ki m Trong t nhiên, các sinh v t có đ c tr ng
nh t đ nh tác đ ng đ n s s ng vƠ sinh s n c a chúng Nh ng đ c tr ng nƠy đ c
mƣ hóa thƠnh nh ng thông tin trên các nhi m s c th Nhi m s c th con m i,
đ c t o ra b ng cách ghép đôi vƠ sinh s n K t qu cu i cùng có đ c nhi m s c
th con có ch a đ c tính t t nh t t nhi m s c th c a b m cho phép chúng s ng sót trong môi tr ng không thu n l i V i quá trình ch n l c t nhiên ch c ch n
nh ng cá th t t s có c h i đ c k t h p v i nhau, cho ra nh ng con t ng ng
ho c có th t t h n
Trong t nhiên s ti n hóa lƠ m t quá trình không đi u khi n, các sinh v t
t t h n s thích nghi nhi u h n v i môi tr ng, sinh v t s ng sót s sinh s n, phát tri n… ó lƠ quá trình ch n l c vƠ ti n hóa t nhiên
Các phép s d ng trong EC bao g m: Phép lai ghép, phép đ t bi n vƠ phép
ch n l c Các phép nƠy có th k t h p v i nhau trong m t mô hình ti n hóa
Tính toán ti n hóa lƠ k thu t tính toán d a trên nguyên lý ti n hóa c a quá trình ch n l c t nhiên trong thuy t ti n hóa c a Darwin Các k thu t ti n hóa bao g m: Chi n l c ti n hóa, l p trình ti n hóa, thu t gi i di truy n vƠ l p trình
di truy n
nh ngh a tính toán ti n hóa:
Thu t toán mô ph ng [4] m t hƠm f V : R, trong đó V lƠ không gian tìm
ki m, f đ c g i lƠ hƠm thích nghi ch a đ ng các thông tin đ c tr ng cho bƠi toán M i vòng l p c a tính toán ti n hóa có th đ nh ngh a b i công th c:
Trong đó: :V R VlƠ m t hƠm t o ra m t vector m i, ngh a lƠ m t qu n
th m i vi1 t qu n th c v i, th ng đ c xác đ nh b i d ng tính toán đang
s d ng, cách ch n qu n th m i t qu n th c vƠ các con m i sinh ra cùng
Trang 11Tính toán ti n hóa nh lƠ m t khái ni m chung cho gi i quy t bƠi toán, đ c
bi t đ i v i bƠi toán t i u hóa vƠ áp d ng các thu t toán ti n hóa đƣ gi i quy t
đ c các bƠi toán t i u khó NgƠy nay thu t toán trên thu hút r t nhi u nhƠ nghiên c u tham gia nghiên c u
Các khái ni m liên quan:
- Bi u di n cá th : M i cá th bi u di n trong thu t gi i di truy n t ng ng
v i m t gi i pháp c a bƠi toán
- ánh giá đ thích nghi: thích nghi lƠ kh n ng phù h p c a m i cá th hay m i gi i pháp đ i v i môi tr ng, môi tr ng t ng ng v i bai toán đang
c n gi i quy t Xơy d ng đ thích nghi c ng lƠ m t b c quan tr ng trong thu t toán di truy n đánh giá đ c đ thích nghi c a các cá th gi i thu t di truy n
s d ng m t hƠm đo d thích nghi
- Lai ghép: LƠ quá trình t o ra các cá th m i d a trên nhi u cá th đƣ có, g i
lƠ cá th cha - m Hai cá th con đ c
- t bi n: LƠ quá trình t o ra cá th m i t m t cá th ban đ u b ng cách thay đ i m t s gen c a nó
- Ch n l c vƠ thay th : Ch n l c vƠ thay th lƠ quá trình ch n nh ng cá th
t qu n th hi n t i đ t o ra th h sau c a nó Trong quá trình nƠy di n ra s đƠo
th i nh ng cá th y u, ch gi l i nh ng cá th t t Nh ng cá th có đ thích nghi
l n h n ho c b ng v i đ thích nghi tiêu chu n s đ c gi l i vƠ đ thích nghi
c a cá cá th trong qu n th s t t h n sau nhi u th h
- i u ki n d ng: Thu t toán di truy n lƠ m t quá trình ng u nhiên, nên
không th đ m b o ch c ch n thu t toán s d ng sau h u h n b c Vì v y, đ
đ m b o thu t toán di truy n k t thúc, ng i dùng th ng ph i đ nh ngh a đi u
ki n d ng cho thu t toán di truy n
1.1.1 Thu tătoánăl pătrìnhăti năhóa (EP)