Nghiên cứu xây dựng phần mềm lập lịch thi đấu thể thao trên cơ sở các thuật toán đồ thị

1 B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Đ I H C ĐÀ N NG - NGUY N TH H I VY NGHIÊN C U XÂY D NG PH N M M L P L CH THI Đ U TH THAO TRÊN CƠ S CÁC THU T TOÁN Đ TH Chuyên ngành: Khoa h c máy tính Mã s : 60.48.01 TĨM TÁT LU N VĂN TH C S KHOA H C Đà N ng - Năm 2011 M Đ U Lý ch n ñ tài Lý thuy t ñ th m t lĩnh v c nghiên c u có t lâu có nhi u ng d ng ngành công ngh thông tin Hi n s phát tri n c a thu t tốn đ th m t m i quan tâm c a ngành khoa h c máy tính Vi c ng d ng lý thuy t ñ th ñ xây d ng gi i thu t v n ln v n đ đư c nghiên c u sâu phát tri n cho phù h p v i yêu c u c a công ngh hi n ñ i T nhi u toán ng d ng c ñi n c a lý thuy t ñ th , ti p t c tìm gi i pháp cho toán ng d ng hi n ñ i v n ñ c n quan tâm nghiên c u Đ án ñ i m i giáo d c ñ i h c Vi t Nam ñang ñư c th c thi, vi c ng d ng cơng ngh thơng tin đ i m i phương pháp gi ng d y, áp d ng phương ti n công ngh tiên ti n m t nh ng n i dung quan tr ng n n giáo d c hi n Đ i v i trư ng u th thao, vi c d y h c hu n luy n có vài s khác bi t so v i trư ng khác nên cách qu n lý gi ng d y khác Vi c ng d ng cơng ngh thơng tin t lâu v n ln đư c s quan tâm c a lãnh ñ o ngành, nhiên chưa có nhi u ph n m m gi ng d y ph c v cho trư ng u th thao Hư ng nghiên c u k t qu c a ñ tài nh m đóng góp m t ph n vào vi c ñưa gi i pháp thu t tốn đ xây d ng ph n m m x p l ch thi ñ u th thao t i trư ng u TDTT 3 Vì v y, ñ tài: “Nghiên c u xây d ng ph n m m l p l ch thi ñ u th thao s thu t tốn đ th ” s hư ng nghiên c u t t đ tơi ch n làm đ tài t t nghi p th c s c a M c đích nghiên c u M c đích c a ñ tài là: Nghiên c u lý thuy t ñ th tìm hi u, nghiên c u quy trình, cách th c t ch c gi i thi ñ u th thao ng d ng thu t tốn đ th đ đ gi i pháp, thu t toán cho toán x p l ch thi ñ u th thao Xây d ng, thi t k ph n m m l p l ch thi ñ u th thao Đ i tư ng ph m vi nghiên c u Đ i tư ng ñư c nghiên c u c th là: nghiên c u lý thuy t v ñ th , thu t tốn đ th , tốn tơ màu ng d ng l p l ch thi, tham kh o m t vài h th ng l p l ch hi n có Trong ph m vi gi i h n c a ñ tài, lu n văn nghiên c u cách l p l ch thi ñ u Đi n kinh t i trư ng u TDTT, t ng d ng tri n khai thi t k xây d ng ph n m m l p l ch thi ñ u Đi n kinh bi u di n máy tính d a s thu t toán c a ñ th Phương pháp nghiên c u S d ng phương pháp nghiên c u lý thuy t k t h p v i l p trình th c nghi m - Nghiên c u lý thuy t v Lý thuy t ñ th , gi i thu t ñ th ng d ng, phân tích t ng h p tài li u liên quan - Tìm hi u, nghiên c u quy trình t ch c l p l ch thi ñ u m t gi i đ u mơn Đi n kinh (Tìm hi u ràng bu c c a tốn) - Phân tích u c u tốn, xây d ng gi i thu t phù h p - Phân tích thi t k ng d ng - Xây d ng Demo ph n m m minh ho - Đánh giá k t qu theo yêu c u c a ñ tài Ý nghĩa khoa h c th c ti n c a ñ tài Ph n nghiên c u lý thuy t s cung c p m t cách nhìn t ng quát v lý thuy t ñ th thu t tốn lý thuy t đ th K t qu nghiên c u có th áp d ng cho trư ng u th thao ho c S văn hóa th thao du l ch C u trúc c a lu n văn Toàn b n i dung c a Lu n văn ñư c chia thành chương sau: Chương 1: Trình bày n i dung nghiên c u t ng quan v lý thuy t ñ th , m t s gi i thu t liên quan ñ n ñ tài gi i thi u vài h th ng l p l ch hi n có Chương 2: Gi i thi u m t vài nét v mơn thi đ u Đi n kinh, mơ t tốn x p l ch thi đ u Đi n kinh Phân tích thi t k h th ng l p l ch thi ñ u môn Đi n kinh gi i thi u m t thu t toán s d ng ñ xây d ng ph n m m Chương 3: Gi i thi u ng d ng ph n m m l p l ch thi đ u mơn Đi n kinh, cài ñ t ng d ng ñưa m t s k t qu th c hi n c a ng d ng - CHƯƠNG – NGHIÊN C U T NG QUAN 1.1 T NG QUAN V LÝ THUY T Đ TH 1.1.1 M t s khái ni m liên quan ñ n ñ th 1.1.1.1 Đ th , ñ nh, c nh, cung Đ th m t c u trúc r i r c g m t p h p ñ nh t p h p c nh n i ñ nh ñó Ngư i ta phân lo i ñ th d a ñ c ñi m c a c nh n i - Đ th vô hư ng G = (V,E) g m m t t p V ñ nh t p E c nh M i c nh e ∈ E ñư c liên k t v i m t c p ñ nh v, w (không k th t ) v w e - Đ th có hư ng G = (V,E) g m m t t p V ñ nh t p E c nh có hư ng g i cung M i cung e ∈ E ñư c liên k t v i m t c p ñ nh (v, w) có th t v e w Đ th vơ hư ng có th coi đ th có hư ng m i c nh e = (v, w) tương ng v i hai cung (v, w) (w, v) + Các c nh song song: n u có nhi u c nh liên k t v i m t c p ñ nh + Khun: c nh có hai đ nh liên k t trùng + Đ nh cô l p: Đ nh khơng k v i đ nh khác 1.1.1.2 B c, n a b c vào, n a b c Cho ñ th G = (V, E) - B c c a ñ nh v∈V t ng s c nh liên thu c v i ký hi u d(v) N u đ nh có khun m i khun đư c tính tính b c - N a b c: Cho G=(V,E) đ th có hư ng, v ∈ V N a b c c a ñ nh v, ký hi u d0(v), s cung ñi t ñ nh v (v ñ nh ñ u) 6 N a b c vào c a ñ nh v∈V, ký hi u d1(v), s cung ñi t i ñ nh v (v ñ nh cu i) 1.1.1.3 Đư ng đi, chu trình, tính liên thơng Cho đ th G = (V, E) Dây µ t ñ nh v ñ n ñ nh w dãy ñ nh c nh n i ti p b t ñ u t ñ nh v k t thúc t i ñ nh w S c nh dây µ g i đ dài c a dây µ Dây µ t đ nh v đ n ñ nh w ñ dài n ñư c bi u di n sau: µ = (v, e1, v1, e2, v2, , vn-1, en, w) vi (i = 1, ,n-1) ñ nh dây ei (i = 1, ,n) c nh dây liên thu c ñ nh k trư c sau Các đ nh c nh dây có th l p l i - Đư ng t ñ nh v ñ n ñ nh w dây t ñ nh v ñ n ñ nh w, c nh khơng l p l i - Chu trình đư ng có đ nh ñ u ñ nh cu i trùng - Đư ng có hư ng đ th có hư ng dãy có hư ng, cung không l p l i Đ th vô hư ng g i liên thông, n u m i c p đ nh c a đ u có ñư ng ñi n i chúng v i Đ th có hư ng g i liên thơng m nh, n u m i c p ñ nh c a đ u có đư ng có hư ng n i chúng v i 1.1.2 Bi u di n đ th máy tính 1.1.2.1 Bi u di n ñ th b ng ma tr n k 1.1.2.2 Bi u di n ñ th b ng ma tr n liên thu c 1.1.2.3 Bi u di n b ng danh sách k 1.1.3 Đ th ñ ng c u 1.1.4 Đ th ph ng 1.2 M T S GI I THU T LIÊN QUAN Đ N Đ TÀI 1.2.1 Tơ màu b n đ 1.2.2 Thu t tốn tu n t ưu tiên đ nh b c l n nh t Cho ñ th G=(V,E) Thu t tốn sau s tơ màu đ nh đ th v i s màu k g n v i s c s χ(G) (i) L p danh sách ñ nh ñ th E':= [v1, v2, , vn] theo th t b c gi m d n d(v1) ≥ d(v2) ≥ ≥ d(vn) Đ t i:= (ii) Tơ màu i cho đ nh đ u tiên danh sách Duy t l n lư t ñ nh ti p theo tô màu i cho ñ nh không k ñ nh ñã ñư c tô màu i (iii) N u t t c ñ nh đư c tơ màu k t thúc: Đ th đư c tơ màu b ng i màu Ngư c l i sang bư c (iv) (iv) Lo i kh i E' đ nh tơ màu, ñ t i:= i+1, quay l i bư c (ii) 1.2.3 Tơ màu đ th ph ng 1.3 M T S BÀI TOÁN NG D NG 1.3.1 Bài toán l p l ch thi Gi s m i sinh viên ph i thi m t s môn n môn thi Hãy l p l ch thi trư ng đ i h c cho khơng có sinh viên thi hai môn m t th i gian s đ t thi nh t Gi i pháp: Bài tốn đư c bi u di n b ng ñ th : - M i mơn thi m t đ nh - N u mơn thi đư c d thi b i m t sinh viên s đư c n i b ng m t c nh 8 - Cách l p l ch thi s tương ng v i tốn tơ màu c a đ th Ví d Có mơn thi c n x p l ch Các mơn h c đư c đánh s t đ n Các c p mơn thi sau có chung sinh viên: (1,2), (1,3), (1,4), (1,7), (2,3), (2,4), (2,5), (2,7), (3,4),(3,6), (3,7),(4,5),(4,6),(5,7),(6,7),(5,6) Đ th tương ng sau: Hình 1.6 – Đ th minh h a toán l p l ch thi Áp d ng thu t tốn ta tơ màu đ nh đ th có đư c k t qu sau: Đ nh: B c: 5 5 4 Màu: 3 Như v y ta có l ch thi g m ñ t thi sau: Đ t 1: Thi môn 2, Đ t 2: Thi môn 3, Đ t 3: Thi môn 4, Đ t 4: Thi môn 1.3.2 Bài toán phân chia t n s 1.3.3 Bài toán ñi u n ñèn hi u nút giao thông 1.4 ĐÁNH GIÁ M T VÀI H TH NG L P L CH HI N CÓ 1.4.1 L ch trình thi đ u bóng đá “2010 World Cup Final Tournament Schedule” 1.4.2 Bài tốn tơ màu ng d ng xây d ng ph n m m x p l ch thi cho h c ch tín ch 1.4.3 Bài tốn t o l ch thi đ u Tennis theo thu t tốn chia đ tr 1.4.4 Bài tốn x p l ch thi đ u mơn Bóng ñá theo thu t toán chia ñ tr -CHƯƠNG - PHÂN TÍCH THI T K H TH NG L P L CH THI Đ U MÔN ĐI N KINH 2.1 T NG QUAN V MÔN ĐI N KINH 2.1.1 Đi n kinh gì? 2.1.2 Đi u l thi đ u m t gi i ñ u ñi n kinh 2.1.3 Qui trình l p l ch thi đ u truy n th ng 2.2 MƠ T BÀI TỐN X P L CH THI Đ U ĐI N KINH 2.2.1 Đ c t toán Đi n kinh m t môn th thao bao g m nhi u n i dung thi ñ u (ch y, nh y, ñá c u, ñ y t …) M t gi i ñ u ñi n kinh ñư c t ch c thi theo n i dung thi N u v n ñ ng viên ñáp ng t t yêu c u c a u l thi đ u có th ñăng ký tham gia gi i ñ u ñi n kinh Ban t ch c gi i ñ u s thơng báo n i dung thi đ v n đ ng viên có th đăng ký tham gia Sau có b ng danh sách 10 th c v v n ñ ng viên ñăng ký, ban t ch c s ti n hành l p l ch thi đ u cho tồn gi i Như v y, m t v n ñ ng viên có th đăng ký t i đa n n i dung thi ñ u (n s lư ng n i dung thi mà m t v n ñ ng viên ñư c tham gia theo qui ñ nh c a u l gi i) Vì v y, l ch thi c n ph i đư c b trí ñ n u có m t v n ñ ng viên ñăng ký nhi u n i dung thi ñ u n i dung thi khơng đư c thi ngày L ch thi ñư c chia thành nhi u ngày thi Trong m t ngày, m t ñ a ñi m (sân v n ñ ng) có th t ch c nhi u n i dung thi M i v n ñ ng viên s thi m t n i dung m t ngày thi M i n i dung có th thi m t ngày ho c nhi u ngày (tùy gi i ñ u) 2.2.2 Xây d ng ñ th cho tốn Cho đ th N đ nh (N = Start Non-null 18 Xét quan h tblSchedule (ExamCode, testCode, DateOfTest, Stadium) Tên Ý nghĩa Ki u Đ d li u dài Ph m vi Null support Start