practicum i&m college deel 1
DESCRIPTION
Practicum I&M College deel 1. Docent: Marjan van den Akker Studentassistent: Leonard Tersteeg http://www.cs.uu.nl/docs/vakken/pim/. Doel:. Verkrijgen van programmeer-ervaring Kennismaking I&M vraagstuk Individuele programmeer-opdracht in Java. Krantenbezorgers op Manhattan:. Opdracht - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Practicum I&MCollege deel 1
Docent: Marjan van den Akker
Studentassistent: Leonard Tersteeg
http://www.cs.uu.nl/docs/vakken/pim/
Doel:
• Verkrijgen van programmeer-ervaring
• Kennismaking I&M vraagstuk
Individuele programmeer-opdracht in Java
Krantenbezorgers op Manhattan:
• Opdracht
• Achtergrond
• Heuristieken (1)
• Werkwijze
Depot
Opdracht
Gegeven:– Centraal depot– Locaties kranten-abonnees– Krantenbezorgers
Opdracht (2)
Ontwikkelen van java-tool voor:
Bepalen en weergeven van routes voor de
krantenbezorgers zodanig dat de kosten zo laag
mogelijk zijn
Verplichte functionaliteit:
• Inlezen locaties depot en abonnees en tekenen op scherm
• Inlezen van gegeven routes en weergeven op scherm
• Bepalen van routes met cheapest insertion heuristiek
• Bepalen van routes met simulated annealing• Gebruiker kan routes tekenen, en kosten worden
weergegeven.
Optionele functionaliteit
• Wegschrijven van routes naar een file
• Interactief veranderen van routes
• Uitrekenen van routes met nearest neighbour heuristiek
• Alternatieve implementatie van simulated annealing of andere heuristiek
• Mooie user interface
Aannamen
• Locaties zijn gegeven door (x,y)-coördinaat.
• Afstand: Manhattan afstandD((a,b),(c,d))= |a-c| + |b-d|
• Er zijn 5 krantenbezorgers
Aannamen (2)
Kosten w1 Tlaatste krant+ w2 Tgemiddeld
Tlaatste krant tijdstip waarop laatste krant bezorgd is
Tgemiddeld gemiddeld bezorgtijdstip over alle klanten
Tijd afstand
Routes
1. In simulated annealing worden routes veranderd.
2. Routes worden stapsgewijs opgebouwd en eventueel veranderd
Daarom:
Kies data-structuur voor route zodanig dat er
makkelijk abonnees uitgehaald en toegevoegd
kunnen worden.
Variant op Whizzkids prijsvraag:
www.win.tue.nl/whizzkids/1996/index.html
Achtergrond
– Routes plannen; welk route-plan heeft zo laag mogelijke kosten
• Abonnees verdelen over bezorgers
• Route bepalen per bezorger
– Eén bezorger heeft met n abonnees heeft
n! = n(n-1)(n-2) ….2.1
mogelijke routes.
N N!
2 2
5 120
10 3628800
15 1307674368000
25 15511210043330985984000000
Combinatorische optimalisering
• Heel veel oplossingen, welke is de beste?
• Exact de beste oplossing vinden: (slim) aftellen; heel veel rekentijd
• Heuristiek: vind redelijke oplossing in kortere tijd
Voorbeeld: Handelsreizigersprobleem (TSP)• Gegeven: n steden
• D(i.,j) afstand van stad i naar stad j
• Wat is de kortste route langs alle steden?
Cheapest insertion heuristiek TSPInitialisatie:
ga uit van tour met één punt
Uitbreiding:
i0 i1, i2,…,im,i0 tour langs gedeelte van de steden.
I. Bepaal voor elke stad j buiten de route hoeveel het kost om deze zo goedkoop mogelijk toe te voegen. Laat j* de stad zijn waarvoor deze kosten minimaal zijn.
II. Voeg j* zo goedkoop mogelijk toe
III. Als nog niet alle steden in de tour, ga naar stap I.
Cheapest insertion TSP (2)
• Toevoegen van stad j tussen ik en ik+1 kostI(j,k)=D(ik,j) + D(j,ik+1) – D(ik, ik+1)
• Toevoegen stad j toe op de goedkoopste manier:
Bepaal k* waarvoor I(j,k) minimaal is Dus bepaal k* waarvoor:
I(j,k*) = mink{0,1,…,m} I(j,k)
en voeg j tussen ik* en ik*+1 toe.
Cheapest insertion Manhattan
1. Verdeel abonnees in 5 groepen
2. Pas cheapest insertion heuristiek toe op elk van de groepen.
Cheapest insertion per groep
• Als bij TSP, abonnees zijn steden
• Kosten komen overeen met afstand
• Bezorger hoeft niet terug naar depot, dus geen volledige tour
• Ook mogelijk om abonnee aan het eind toe te voegen
Verdeel abonnees in 5 groepen
x
y
Depot(x0,y0)
(y-y0)(x-x0)
+-
-+
Verdeel abonnees in groepen (2)
• x>x0: gesorteerd op (y-y0)(x-x0)
• x=x0, y>y0
• x<x0: gesorteerd op (y-y0)(x-x0)
• x=x0, y<y0
Verdeel in 5 groepen van gelijke grootte.
Nearest neighbour heuristiek TSP
Initialisatie: kies beginpunt
Uitbreiding:
i1, i2,…,ik route door gedeelte van de steden.
Voeg toe: j met D(ik,j) minimaal.
Nearest neighbour Manhattan
1. Verdeel abonnees in 5 groepen als bij cheapest insertion
2. Pas nearest neighbour heuristiek toe op elk van de groepen.
Werkwijze:In te leveren:
1. Werkende programma-code: alle JCreator files, met commentaar, readme file !
2. Verslag – Samenvatting opdracht– Klasse-structuur– Evaluatie
In zip archief via submit (opgave 26):www.cs.uu.nl/docs/submit/index.php?opgave
Programma moet mondeling worden toegelicht
Beoordeling
• Werking van het programma
• Structuur
• Commentaar
• User interface
• Milestones
• Mondelinge toelichting
Planning
• Opdracht uit te voeren in 7 weken
• Effort: 160 uur = 7 x 23 uur
• Inleverdatum:Uiterlijk vrijdag 28 juni 23.59 uur !!!!!
Anders herkansing!!
Milestones:
• 22 mei: abonnees inlezen en tekenen• 6 juni: routes inlezen, weergeven, cheapest
insertion• 20 juni: simulated annealing
Functionaliteit af aan begin practicumDemonsteren en eventueel toelichten
Milestone missen = minpunten eindcijfer
Hints
• Maak EERST een opzet (klasse-structuur), in te leveren bij eerste milestone!
• Versie management !!
• Stel werk niet uit!!
Beste oplossing: fles wijn !!!!
Vragen
Begeleid practicum:– Maandag 15-17, BBL 456,458 (week 22-26)– Woensdag 9-11, BBL 456,458 (week 20, 21)– Donderdag 15-17 , BBL 456,458 (week 20-26)
Student-assistent: java, computer
Docent: opzet, algoritmen
Veel succes !!!