Trước khi đi vào phương pháp lập trình ràng buộc, chúng ta đề cập tới phương pháp lập trình truyên thống qua ví dụ minh họa. Ví dụ: xem xét bài toán 4queens (4 hậu): vêu cầu đặt 4 quân hậu trên bàn cờ vua kích thước 44 sao cho không có quân hậu nào có thề “ăn được quân hậu khác. Ta xét bài toán này trong m ôi trường lập trinh truyền thống (bủng ngôn ngữ lập trình CC++ hay Java...) với giải thuật vét cạn, quay lui (backtracking). Tư tướng cơ bàn cùa giải thuật vét cạn, quay lui là ta thừ đặt một quân cờ vào một ô trong bàn cơ, sau đó lần lượt đặt từng quân cơ tiếp theo vào các ô cờ khác. Trong trường hợp không thỏa mãn điều kiện ràng buộc cùa bài toán (Không có hai quân cờ nào “ăn” dược nhau) thì quay lui trớ lại bước trước đó và đặt lại quân cờ sao cho thỏa mãn điều kiện bài toán. Giải thuật này được mô tà trực quan hơn trong một nhánh cùa cây tìm kiếm bài toán 4Queens trong Hình ì . H ình 1. M ột nhánh trong cây tìm kiếm của bài toán 4Hậu Trong lập trình truyền thống không hỗ trợ tự động thù tục quay lui, người lập trình phải tự viết chức năng thực hiện quay lui để tìm kiếm tất cả các lời giải thỏa mãn điều kiện bài toán. Ý tường cùa lập trình ràng buộc là giải quyêt bài toán bằng cách khai báo các ràng buộc (các yêu cẩu) cùa bài toán. Lập trình ràng buộc không xác định tuần tự các bước cần thực hiện như trong lập trình truyền thống. Lập trình ràng buộc bắt đầu từ những năm 90 bằng việc tich họp xừ lý ràng buộc vào ngôn ngữ logic. Hai mô hình này chia sẽ nhiều đặc điểm quan trọng như biến logic và thù tục tự động quay lui. Ngày nay hầu hết các cài đặt Prolog phổ biến như Sisctus Prolog, Eclipse đều tích hợp các thư viện cho lập trinh ràng buộc 4, 5. Ngoài tích hợp vào ngôn ngữ logic, lập trình ràng buộc sử dụng cách tiếp cận khác như tích họp với lập trình thủ tục, với các hệ thống lập trình ràng buộc phổ biến như Gecode 6, Comet 7. Mô hình lập trình ràng buộc có thể mô tả như sau: Lập trình ràng buộc = M ô hình ràng buộc + Tìm kiếm Ví dụ sau minh họa một bài toán giải bằng phương pháp lập trình ràng buộc, chúng ta hãy xét m ột bài toán chơi chừ cồ điển Phưcmg trình cùa bài toán: s E N D + M O R E = M 0 N E Y M ồi ký tự thay mặt cho một con sổ khác sau. cần tìm ra giá trị số tương ứng cho từng ký tự và thòa mãn phương trình trê
ĐẠI HỌC QU ỐC GIA HÀ NỘI LẬP TRÌNH RÀNG BUỘC VÀ ỬNG DỤNG VÀO BÀI TOÁN LẬP LỊCH GIẢNG DẠY ĐẠI HỌC Mã sổ: QC.09.26 Chú nhiệm đề tài: ThS Lê Hồng Hài DAI HOC QUỐC GIA H À NỘI_ Ĩ R U N b I Â M I H Ũ N G u n IHƯ VIỆN 000 60000044- Hà Nội -2010 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi MỤC LỤC GIẢI THÍCH CÁC CHŨ VIÉT T Ắ T DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THAM G IA THỰC HIỆN ĐẺ T À I TĨM TẮT NHỪNG KẾT Q CHÍNH CỬA ĐỀ T À I BÁO C Á O T Ó N G K Ế T Đặt vấn đ ề .7 Lập trình ràng buộc hệ thống lập trình ràng buộc C om et 2.1 Lập trinh ràng b u ộ c 2.2 Hệ thống lập trình ràng buộc C om et 10 Áp dụng hệ lập trình ràng buộc Comet vào toán lập lịch giảng d y 11 Kết lu ậ n 17 Địa điềm, thời gian phương pháp nghiên c ứ u .17 Kết nghiên c ứ u 17 6.1 Ket khoa h ọ c 17 6.2 Kết đào tạ o .17 Tài liệu tham khảo 19 PHỤ L Ụ C 21 G IẢ I T H Í C H C Á C C H Ữ V IÉ T TÁ T ACM CP CSP CLP CHIP CBLS DFS IP LDS LP NP AC PC FF A sso ciatio n fo r C o m p u tin g A ch in ery Constraint Program m ing C onstraint Satisfaction Problem Constraint Logic Program m ing Constraint H andling in Prolog C onstraint Based Local Search Depth First Search Integer Program m ing Lim itted D iscrepancy Search Linear Program m ing N ode Consistency Arc Consistency Path Consistency First Fail Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi DANH S Á C H NHỮ NG NGƯỜI T H A M GIA T H ự C HIỆN ĐÈ TÀI STT H ọ T ên H ọc hàm, Học vi Vai trò Đơn vị cơng tác Lê Hồng Hải ThS Chù trì Khoa CNTT, ĐHCN Nguyễn N gọc Hóa TS Cộng tác viên K hoa CNTT, ĐHCN Nguyễn Hà Nam TS Cộng tác viên K hoa CNTT, ĐHCN D Phương Hạnh ThS Cộng tác viên Khoa CNTT, ĐHCN Nguyễn Thu Trang ThS Cộng tác viên Khoa CNTT, ĐHCN Đặng Thu Hiền ThS Thư ký Khoa CNTT, ĐHCN Vũ Tiến Thành HVCV Cộng tác viên Khoa CNTT, ĐHCN Trần Nam K hánh HVCH Cộng tK et quà Khoa học M ột báo cáo tổng họp kết quà nghiên cứu cũa đề tài M ột báo cáo/bài báo hội nghị/hội th o khoa học liên quan đến phương pháp lập trình tổ hợp tối ưu 16.2 Kết ứng dụng - Phần mềm thử nghiệm lập lịch ỉ 6.3 K ết quà đào tạo - M ột khóa luận cừ nhân chuyên ngành CNTT ì 6.4 K et quà tăng cường tiềm lực cho đơn vị - Ket bồi dưỡng cán bộ: • Kết cùa đề tài chủ yếu phục vụ mục đích tăng cường khả nghiên cứu khoa học sinh viên, nghiên cứu sinh cán môn Các hệ thống thơng tin - Đóng góp cho việc tăng cường trang thiết bị: ỉ- ]1l Tổng kinh phí đề nghị H a i m ươi triệu đồng - 20.000.000 VND 18 NỘI DUNG VÀ TIẾN Đ ộ T H ựC HIỆN CỦA ĐÈ TÀI (CÁC CÔNG VIỆC CÀN TRIỂN KHAĨ, THỜI HẠN TH ựC HIỆN VÀ SẢN PHẢM ĐẠT Đ Ư Ợ C ) Thòi gian thực TT Hoạt động nghiên cứu Thu thập viết tổng quan tài liệu X ây dựng đề cương nghiên cứu chi tiết N ghiên cự hệ thống hỗ trợ m hình lập trình dựa ràng buộc học Từ tháng Đến tháng 06/2009 06/2010 Báo cáo tồng quan 07/2009 08/2009 Báo cáo chuyên dề 08/2009 10/2009 Báo cáo chuyên đề 10/2009 11/2009 Báo cáo chuyên đề 11/2009 11/2009 Báo cảo hội thảo N ghiên cứu phương pháp tìm kiếm dựa ràng buộc Sản phẩm khoa Đ ề xuất phương pháp tìm kiếm dựa ràng buộc xây dựng ứng dụng lập lịch H ộ i thào kỳ /6 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Viết báo cáo chuvên đề 11/2009 2/2010 X ây dựng ứng dụng thừ nghiệm 12/2009 04/2010 Đánh giá kết 02/2010 04/2010 V iết báo cáo tổng họp 04/2010 05/2010 Hội thào lần cuối 05/2010 05/2010 Nộp sản phẩm 06/2010 06/2010 Nghiệm thu đề tài 06/2010 06/2010 Tìm kiếm dựa ràng buộc ứne báo khoa học dụng tốn lập thòi khóa biếu Phần mềm thử nghiệm Báo cáo tổng kết đề tài Tài liệu hội thào Các báo, báo cáo, phần mềm Kết nghiệm thu đề tài 19 PHAN BỎ KÍNH PHỈ TT N ội dung Kinh phí (VNĐ) X ây dựng đề cương chi tiết 1.000.000 Thu thập viết tồng quan tài liệu 2.000.000 Thu thập tư liệu (mua, thuê) Dịch tài liệu tham khảo (số trang X giá) 2.000.000 Viết tổng quan tư liệu Điều tra, khảo sát, thí nghiệm, thu thập số liệu, nghiên cứu 12.000.000 Chí phí tàu xe, cơng tác phí 2.000.000 Chi phí th mướn 4.000.000 Chi phí hoạt động chun mơn 6.000.000 Th, mua sắm trang thiết bị, nguyên vật liệu 0 Thuê trang thiết bị /6 M ua trang thiết bị M ua nguyên vật liệu, cây, 3.000.000 Viết báo cáo khoa học, nghiệm thu 1.500.000 Viết báo cáo Hội thảo 1.500.000 N ghiệm thu 2.000.000 Chi khác M ua văn phòng phâm 500.000 In ấn, photocopy 500.000 0 0 0 Quàn lý phi 20.000.000 Tổng kinh phí Tổng kinh phí: 20.000.000 (Hai m ưoi triệu đồng) N gày 17 tháng 06 năm 2009 Chủ trì đề tài Ngày 17 tháng 06 nm 2009 p Th trng n v (/;ô> u r N g a y /J tháng'hiăm 20(P Phê duyệt Trường ĐH Công nghệ T/LH1ÈU TRƯỞNG TRƯƠNG PHONG _ WOC VÀ NCKH TRƯỞNG ĐẠI HỌC CÓNG NGHỆ S A ÚNG BẢN C H ÍN H 20QĨ? T / L HIỆU TRƯỞNG N gàyế-5 tháng Ặ nâm /6 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi ĐẠI HỌC QUÓC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHẸ CONG HỎA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - T ự - Hạnh phúc SỔ: 3.5 /HĐ-NCKH H a X ó i n g y th n g năm 2009 H Ợ P ĐÒNG T H Ự C HIỆN ĐẺ TÀI NGHIÊN c ứ u K HOA HỌC C Á P đ i ’ h ọ c Q U Ó C g i a H ả N ộ i N ă m 2009 Că n cử vẽ O u i định vê Tô chức H o a i đóng cưa Đ hoc Ouũc ẹia H XÔI ban hành iheu Ouyứi d in h sỏ 600 T C C B lìg v 01 tháng 10 nòm 2001 cua Đ a i hoc O ĩióc gia H NỘI (Ị III đình quyên hạn cua hiiỉu rrirtmạ cá c trườnạ đại hoc thành viên - C ă n cử Thỏ)IV báu số ì 971 / T B -K H C N ngày 03 tháng năm 2009 CIILI Giám (1ốc D ụ i học Quốc gia H ù S õ i việc G ia o nhiệm vụ ch ì tiêu kẽ hoạch khoa học ổ! cơng lìghệ lìủm 2009: - C n đỏ cirơn ? n °h iê n ciru cua đè i đượcphẻ chạ ér C hủna tỏi nòm: Bên giao nhiệm vụ (gọi bên A): T r u ô n g Đại học Công nghệ - Đ H Q G H Nội Đại diện là: PGS TS N guyễn Ngọc Bình Chúc vụ: Hiệu trương Bên nh ậ n nhiệm vụ (gọi bên B) òne: T h S Lê H ồng Hãi Đon vị cơng tác: K hoa Cơng nghệ Thòng tin - Trườne Đại học Cône nahệ Ký hợp dõna thực đề tài nghiên cứu khoa học cấp Đai học Quốc Ìa Hà Nội" Tên đẽ tái: "T im kiếm cục d ự a ràng buộc ứng dụng tro n g bãi toán lập lịch dại học" M số: Q C Với nhĩrna điều khốn thóa thuận sau: Diêu 1: Bẽn B chịu trách nhiệm tỏ chức triên khai thục nội dunu nghiên cứu đẽ lai theo đứna tiến độ ihực hièn đãng kỷ trone đê cương nehiẻn cửu đưoc phê duyệt Diêu 2: Bên B báo cáo kêt qua thực đẻ tải va giao nộp sản phàm cua đẻ tai cho bẽn A theo dun” qui định hành cua Đại hoc Quốc ma Hà Nội va cua i rưứng Đại họcCơng nghệ trước nầy 20/06/2010 bao 2ồm: i phấn mẻm thử n sh iẽ m lặp lịch 01 báo cáo hội n ah ị khoa học 01 k h ó a luận tơ t n g h iệ p Tông quan đề tài kèm theo file điện tu (Một ban bắng tiêng Việt, báng liens’ Anil - Highlight; ruồi bàn dài khoang 400 từ trang giấy khố A4 font Time New Roman, cỡ chữ ! 3pt, cách đòna đơn: Nòi dune: Tóm tăt mục tiêu, phương p h p v n ộ i d u n g n g h i ê n c ứ u k ể t q u a d t đ ợ c , d a n h g i V n a h ĩ a v c đ ộ n a k h o a h ọ c c ô n g n g h ệ c u a c c k ế t q u đ t đ ợ c c ũ n g n h c u a v iệ c th ự c h iệ n đ ể ta i l Điều 3: Tòn