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16 Commits
2f3c0c82b7
...
master
| Author | SHA1 | Date | |
|---|---|---|---|
| 3998caf079 | |||
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| 3c8bed290d | |||
| 13ab972fdc | |||
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| 7b3b1eb23e | |||
| 87528c097e |
1
.gitignore
vendored
1
.gitignore
vendored
@@ -32,3 +32,4 @@
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||||
*.out
|
||||
*.app
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build
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55
README.md
55
README.md
@@ -1,46 +1,43 @@
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# Pontifícia Universidade Católica de Goiás
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# Solução para o problema Bin Packing
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## Escola Politécnica e de Artes
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Este projeto é a solução do Danilo Barcelos e do Allann Cintra para o 2º Desafio em Otimização com Meta-heurística. Ele segue esta seguinte estrutura de arquivos:
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### Ciência da Computação
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- A pasta "src" contém o código-fonte do programa da solução
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- A pasta "Docs" contém o arquivo do Writer que foi convertido em PDF para submissão
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- A pasta "test" contém os casos de teste utilizados. Ela contém o conjunto completo de casos de teste, o conjunto reduzido para debugging, e o arquivo contendo as soluções ótimas de todos os casos
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- Na pasta raiz você encontrará os scripts que ajudam a testar vários casos de teste de forma rápida
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Alunos: Allann Barbosa Cintra, Danilo Matias Barcelos
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# Modo de Usar
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***
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## No Linux
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## 2º Desafio em Otimização com Meta-heurística
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Compile o programa usando makefile `> make`, ou manualmente `> g++ src/main.cpp src/random.cpp src/sa.cpp -o build/sabp`. Após isso você pode rodar o programa manualmente `> build/sabp`, digitando o caso de teste no terminal, ou usando o script "run.sh".
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### Problema do Empacotamento – Solução com Recozimento Simulado
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Para usar ele, basta chamá-lo, por padrão ele busca o executável no lugar onde o makefile compila, e os testes em `test/reduced`. Caso queira mudar onde ele busca as coisas, pode-se usar estas variáveis:
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#### Tópicos:
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- EXEC: Caminho do executável
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- TEST_FOLDER: Caminho da pasta que contém casos de teste. Cada caso deve ser um arquivo de texto
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- SOLUTIONS_FILE: Caminho do arquivo de soluções
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1. Introdução
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Aqui vai um exemplo de comando para usar o script, supondo que todos os arquivos necessários estão em `/tmp/files`:
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1.1. Ambiente de Teste & Desenvolvimento
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`EXEC=/tmp/files/exec.out TEST_FOLDER=/tmp/files/tests SOLUTIONS_FILE=/tmp/files/solucoes.txt ./run.sh`
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1.2. Instâncias Utilizadas
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NOTA: O script bash não diz quanto tempo cada caso de teste levou
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2. Meta-heurística utilizada
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## No Windows
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2.1. Descrição
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Compile o programa manualmente, pois o makefile não funciona no Windows `> g++ src/main.cpp src/random.cpp src/sa.cpp -o build/sabp.exe`. Após isso você pode rodar o programa manualmente `> build\sabp.exe`, digitando o caso de teste no terminal, ou usando o script "run.bat".
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2.2. Implementação
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Para usar ele, basta chamálo, por padrão ele busca o executável no lugar onde ele estaria se o makefile funcionasse no Windows (`build\sabp.exe`), e os testes em `test\reduced`. Caso queira mudar seu comportamento, pode-se usar estas variáveis:
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2.3. Variações Testadas
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- EXEC: Caminho do executável (Parece que precisa estar em aspas? Batch é estranho)
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- TEST_FOLDER: Caminho da pasta que contém casos de teste. Cada caso deve ser um arquivo de texto
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- ARGS: Define os argumentos a se passar para o programa. O programa suporta 2 argumentos: i=Não imprimir informações sobre as iterações; c=Não imprimir conteúdos das caixas
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- SOLUTIONS_FILE: Caminho do arquivo de soluções
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2.4. Resultados
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Aqui vai um exemplo de comando para usar o script, supondo que todos os arquivos necessários estão em `C:\arquivos`, e que você está interessado no conteúdo das caixas, mas não nas informações sobre iterações:
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3. Conclusão
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`set EXEC="C:\arquivos\prog.exe"&& set TEST_FOLDER=C:\arquivos\testes&& set SOLUTIONS_FILE=C:\arquivos\testes\Solucoes.txt&& set ARGS=i&& run.bat`
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***
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## Introdução
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Este documento é a entrega única do nosso grupo, ele contém todas as informações requisitadas para a submissão do desafio.
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### Ambiente de Teste & Desenvolvimento
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Os computadores pessoais dos dois integrantes foram utilizados em todos os processos deste desafio.
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O computador do integrante Danilo Barcelos é um computador de mesa sem modelo, possui o processador Ryzen 5 3400G, a placa-mãe ASUS A320M, e 12 GB de memória RAM com 2666 MHz de velocidade. Não possui GPU dedicada. Usa o sistema operacional Windows 10, e o IDE Visual Studio Code.
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||||
O integrante Allann Cintra possui ???. Ele usa o sistema operacional Linux, com a distribuição Gentoo, e programa na IDE NeoVim.
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Os resultados dos testes contidos neste documento foram obtidos executando o algoritmo através do script “launch.bat” contido no diretório raiz do projeto no repositório. Todos os testes foram realizados no computador do Danilo. Para executar o algoritmo em um ambiente Linux, basta executar o script “launch.sh”.
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||||
Este script não procura o arquivo de soluções por padrão, mas diz quantos segundos cada caso de teste levou para ser processado. Se a saída deste script for redirecionada para um arquivo, e um arquivo de soluções foi especificado, pode-se usar o script getstats.py para obter estatísticas do teste.
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||||
45
main.cpp
45
main.cpp
@@ -1,45 +0,0 @@
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#include <iostream>
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||||
#include <vector>
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#include "sa.hpp"
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#ifndef TEMP
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||||
#define TEMP 1000
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#endif
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#ifndef ALPHA
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||||
#define ALPHA 0.999
|
||||
#endif
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||||
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||||
#ifndef TEMP_MIN
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||||
#define TEMP_MIN 10
|
||||
#endif
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||||
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||||
int main(int argc, char *argv[])
|
||||
{
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||||
char flags = 0;
|
||||
for(int i = 1; i < argc; i++){
|
||||
if(argv[i][0] == '-'){
|
||||
int j = 1;
|
||||
while(argv[i][j] != '\0'){
|
||||
if(argv[i][j] == 'i') flags |= SIMULATED_ANNEALING_DISABLE_SHOWITRNUM;
|
||||
else if(argv[i][j] == 'c') flags |= SIMULATED_ANNEALING_DISABLE_SHOWCRATES;
|
||||
j++;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
int number_of_items = 0;
|
||||
int capacity = 0;
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||||
std::cin >> number_of_items >> capacity;
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||||
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||||
std::vector<long long> items(number_of_items);
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||||
for (auto &i : items) {
|
||||
std::cin >> i;
|
||||
}
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||||
|
||||
sa::solution act = sa::solution::simulated_annealing(capacity, items,
|
||||
ALPHA, TEMP, TEMP_MIN);
|
||||
|
||||
act.print_sol(flags);
|
||||
}
|
||||
47
makefile
Normal file
47
makefile
Normal file
@@ -0,0 +1,47 @@
|
||||
# Flag para alterar o padrão do compilador
|
||||
standart = -std=c++17
|
||||
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||||
# Flags para otimizar o arquivo executável
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||||
optimize_flags = -O3 -pipe -flto
|
||||
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||||
# Flags para ativar todos os avisos do compilador
|
||||
warnings = -Wall -Wextra -Werror -Wformat=2 -Wno-maybe-uninitialized \
|
||||
-Wformat-overflow=2 -Wundef -Wconversion -Wwrite-strings
|
||||
|
||||
# Flags para depurar o código
|
||||
sanitize = -fsanitize=address,undefined,pointer-compare,pointer-subtract
|
||||
debug_flags = -ggdb3 -Og -DDEBUG -Wformat-truncation=2 $(sanitize)
|
||||
|
||||
CC := /usr/bin/gcc
|
||||
CXX := /usr/bin/g++
|
||||
|
||||
builddir := build
|
||||
objectname = sabp
|
||||
objectdir = $(builddir)/$(objectname)
|
||||
|
||||
.PHONY: all debug
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||||
|
||||
all:set_flags $(objectdir)
|
||||
|
||||
debug:set_debug_flags $(objectdir)
|
||||
|
||||
$(objectdir):$(builddir) $(builddir)/random.o $(builddir)/sa.o src/main.cpp
|
||||
$(CXX) $(CPPFLAGS) $(builddir)/random.o $(builddir)/sa.o src/main.cpp -o $(objectdir)
|
||||
|
||||
$(builddir)/random.o:src/random.cpp
|
||||
$(CXX) $(CPPFLAGS) src/random.cpp -o $(builddir)/random.o -c
|
||||
|
||||
$(builddir)/sa.o:src/sa.cpp
|
||||
$(CXX) $(CPPFLAGS) src/sa.cpp -o $(builddir)/sa.o -c
|
||||
|
||||
$(builddir):
|
||||
mkdir -p $(builddir)
|
||||
|
||||
set_flags:
|
||||
$(eval override CPPFLAGS += $(warnings) $(optimize_flags) $(standart))
|
||||
|
||||
set_debug_flags:
|
||||
$(eval override CPPFLAGS += $(warnings) $(sanitize) $(debug_flags))
|
||||
|
||||
clean:
|
||||
rm -rf $(builddir)
|
||||
@@ -1,4 +0,0 @@
|
||||
#include "random.hpp"
|
||||
|
||||
std::random_device rdevice;
|
||||
std::mt19937_64 rng::rng(rdevice());
|
||||
24
random.hpp
24
random.hpp
@@ -1,24 +0,0 @@
|
||||
#ifndef RANDOM_HPP_RANDOMNESS_WHATEVER_HEADER_238947837827_H
|
||||
#define RANDOM_HPP_RANDOMNESS_WHATEVER_HEADER_238947837827_H
|
||||
|
||||
#include <random>
|
||||
|
||||
namespace rng {
|
||||
extern std::mt19937_64 rng;
|
||||
|
||||
template<long long start, long long end>
|
||||
auto random_int() -> int
|
||||
{
|
||||
static std::uniform_int_distribution<> rint(start, end);
|
||||
return rint(rng);
|
||||
}
|
||||
|
||||
template<int start, int end>
|
||||
auto random_double() -> double
|
||||
{
|
||||
static std::uniform_real_distribution<> rdouble(start, end);
|
||||
return rdouble(rng);
|
||||
}
|
||||
} // namespace rng
|
||||
|
||||
#endif
|
||||
7
run.bat
7
run.bat
@@ -3,16 +3,15 @@
|
||||
setlocal enabledelayedexpansion
|
||||
|
||||
if not defined EXEC (
|
||||
set EXEC="build\main.exe"
|
||||
set EXEC="build\sabp.exe"
|
||||
)
|
||||
|
||||
if not defined TEST_FOLDER (
|
||||
set TEST_FOLDER=test\reduced
|
||||
)
|
||||
|
||||
if defined ARGS (
|
||||
set ARGS=-%ARGS%
|
||||
)
|
||||
rem I need to fix this later, dear God...
|
||||
set ARGS=-ic
|
||||
|
||||
if defined SOLUTIONS_FILE (
|
||||
for /f "tokens=1,2 skip=1" %%a in (%SOLUTIONS_FILE%) do (
|
||||
|
||||
6
run.sh
6
run.sh
@@ -3,15 +3,15 @@
|
||||
IFS=$'\n'
|
||||
|
||||
if [[ -z $EXEC ]]; then
|
||||
EXEC="build/main.out"
|
||||
EXEC="build/sabp"
|
||||
fi
|
||||
|
||||
if [[ -z $TEST_FOLDER ]]; then
|
||||
TEST_FOLDER="test"
|
||||
TEST_FOLDER="test/reduced"
|
||||
fi
|
||||
|
||||
if [[ -z $SOLUTIONS_FILE ]]; then
|
||||
SOLUTIONS_FILE=solucoes.txt
|
||||
SOLUTIONS_FILE=test/solucoes.txt
|
||||
fi
|
||||
|
||||
declare -A solutions
|
||||
|
||||
32
sa.cpp
32
sa.cpp
@@ -1,32 +0,0 @@
|
||||
#include "sa.hpp"
|
||||
#include <cmath>
|
||||
|
||||
auto sa::solution::simulated_annealing(int capacity, const std::vector<long long> &items,
|
||||
const double alpha, double temp,
|
||||
const double temp_min)->sa::solution
|
||||
{
|
||||
sa::solution best(items, capacity);
|
||||
sa::solution prev = best;
|
||||
|
||||
int iteration = 0;
|
||||
|
||||
while (temp > temp_min) {
|
||||
iteration++;
|
||||
sa::solution neighbor(prev, iteration);
|
||||
neighbor.setneighbor();
|
||||
|
||||
long long diff = neighbor.fitness - prev.fitness;
|
||||
if (diff < 0 || rng::random_double<0, 1>() / temp < 0.8) {
|
||||
swap(prev, neighbor);
|
||||
}
|
||||
|
||||
temp *= alpha;
|
||||
|
||||
if (prev.fitness < best.fitness) {
|
||||
best = prev;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
best.setiterations(iteration);
|
||||
return best;
|
||||
}
|
||||
235
sa.hpp
235
sa.hpp
@@ -1,235 +0,0 @@
|
||||
#ifndef SIMULATED_ANNEALING_HEADER_12647_H
|
||||
#define SIMULATED_ANNEALING_HEADER_12647_H
|
||||
|
||||
#define SIMULATED_ANNEALING_DISABLE_SHOWCRATES 1
|
||||
#define SIMULATED_ANNEALING_DISABLE_SHOWITRNUM 2
|
||||
|
||||
#include <algorithm>
|
||||
#include <iostream>
|
||||
#include <queue>
|
||||
#include <random>
|
||||
#include <set>
|
||||
#include <utility>
|
||||
#include <vector>
|
||||
|
||||
#include "random.hpp"
|
||||
|
||||
namespace sa {
|
||||
|
||||
using content = std::priority_queue<long long, std::vector<long long>, std::greater<>>;
|
||||
|
||||
class box {
|
||||
content items;
|
||||
long long fullness{};
|
||||
|
||||
friend void swap(box &one, box &two) {
|
||||
using std::swap;
|
||||
|
||||
swap(one.items, two.items);
|
||||
swap(one.fullness, two.fullness);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void pop() {
|
||||
fullness -= items.top();
|
||||
items.pop();
|
||||
}
|
||||
|
||||
public:
|
||||
|
||||
box() = default;
|
||||
|
||||
box(const content &items, long long fullness):
|
||||
items(items), fullness(fullness) {}
|
||||
|
||||
void add_item(long long item) {
|
||||
fullness += item;
|
||||
items.push(item);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void clear() {
|
||||
while (!items.empty()) {
|
||||
items.pop();
|
||||
}
|
||||
fullness = 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
auto swappable10(box &other, int capacity) -> bool {
|
||||
return items.top() + other.fullness <= capacity;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void swap10(box &other) {
|
||||
other.add_item(items.top());
|
||||
pop();
|
||||
}
|
||||
|
||||
auto swappable11(box &other, int capacity) -> bool {
|
||||
long long choice1 = items.top();
|
||||
long long choice2 = other.items.top();
|
||||
return choice1 != choice2 &&
|
||||
choice1 + other.fullness - choice2 <= capacity &&
|
||||
choice2 + fullness - choice1 <= capacity;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void swap11(box &other) {
|
||||
long long choice1 = items.top();
|
||||
long long choice2 = other.items.top();
|
||||
|
||||
pop();
|
||||
other.pop();
|
||||
add_item(choice2);
|
||||
other.add_item(choice1);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void print(int ind) {
|
||||
std::cout << "Caixa " << ind << ":";
|
||||
content tmp;
|
||||
while (!items.empty()) {
|
||||
std::cout << ' ' << items.top();
|
||||
items.pop();
|
||||
}
|
||||
std::cout << '\n';
|
||||
}
|
||||
|
||||
[[nodiscard]] auto empty() const -> bool {
|
||||
return fullness == 0;
|
||||
}
|
||||
};
|
||||
|
||||
class solution {
|
||||
std::vector<box> boxes;
|
||||
long long fitness;
|
||||
int capacity;
|
||||
int iterations;
|
||||
int iteration;
|
||||
|
||||
friend void swap(solution &one, solution &two) {
|
||||
using std::swap;
|
||||
|
||||
swap(one.boxes, two.boxes);
|
||||
swap(one.capacity, two.capacity);
|
||||
swap(one.fitness, two.fitness);
|
||||
swap(one.iterations, two.iterations);
|
||||
swap(one.iteration, two.iteration);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void random_swap(int choice, std::vector<int> &sequence10, std::vector<int> &sequence11) {
|
||||
typedef void (box::*swap)(box&);
|
||||
swap swaps[2] = {
|
||||
&box::swap10,
|
||||
&box::swap11
|
||||
};
|
||||
std::vector<int>* sequences[2] = {
|
||||
&sequence10,
|
||||
&sequence11
|
||||
};
|
||||
|
||||
int now = rng::random_double<0, 1>() > 0.3 ? 0 : 1;
|
||||
|
||||
if (sequences[now]->empty()) {
|
||||
now ^= 1;
|
||||
if (sequences[now]->empty()) {
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
std::uniform_int_distribution<> dist(0, (int)sequences[now]->size() - 1);
|
||||
(boxes[choice].*swaps[now])(boxes[(*sequences[now])[dist(rng::rng)]]);
|
||||
}
|
||||
|
||||
public:
|
||||
solution() = default;
|
||||
|
||||
solution(const solution &other, int itr): boxes(other.boxes), fitness(other.fitness),
|
||||
capacity(other.capacity), iteration(itr) {}
|
||||
|
||||
solution(const std::vector<long long> &items, int capacity): // Gera a solução inicial
|
||||
capacity(capacity), iteration(0) {
|
||||
std::multiset<long long> its;
|
||||
for (auto i : items) {
|
||||
its.insert(i);
|
||||
}
|
||||
|
||||
long long cap = capacity;
|
||||
box tmp;
|
||||
|
||||
while (!its.empty()) {
|
||||
auto itr = its.upper_bound(cap);
|
||||
if (itr == its.begin()) {
|
||||
cap = capacity;
|
||||
cap -= *its.begin();
|
||||
itr = its.begin();
|
||||
this->boxes.emplace_back(tmp);
|
||||
tmp.clear();
|
||||
} else {
|
||||
itr--;
|
||||
cap -= *itr;
|
||||
}
|
||||
tmp.add_item(*itr);
|
||||
its.erase(itr);
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (!tmp.empty()) {
|
||||
this->boxes.emplace_back(tmp);
|
||||
}
|
||||
fitness = (int)this->boxes.size();
|
||||
}
|
||||
|
||||
void setneighbor() { // Gera um vizinho da solução
|
||||
int choice = std::uniform_int_distribution<>(0, (int)boxes.size() - 1)(rng::rng);
|
||||
std::vector<int> sequence10;
|
||||
std::vector<int> sequence11;
|
||||
|
||||
sequence10.reserve(boxes.size());
|
||||
sequence11.reserve(boxes.size());
|
||||
|
||||
for (size_t i = 0; i < choice; i++) {
|
||||
if (boxes[choice].swappable10(boxes[i], capacity)) {
|
||||
sequence10.push_back((int)i);
|
||||
}
|
||||
if (boxes[choice].swappable11(boxes[i], capacity)) {
|
||||
sequence11.push_back((int)i);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
for (size_t i = choice + 1; i < boxes.size(); i++) {
|
||||
if (boxes[choice].swappable10(boxes[i], capacity)) {
|
||||
sequence10.push_back((int)i);
|
||||
}
|
||||
if (boxes[choice].swappable11(boxes[i], capacity)) {
|
||||
sequence11.push_back((int)i);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
random_swap(choice, sequence10, sequence11);
|
||||
if (boxes[choice].empty()) {
|
||||
swap(boxes[choice], boxes[boxes.size() - 1]);
|
||||
boxes.pop_back();
|
||||
fitness = (int)boxes.size();
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void print_sol(char flags = 0) {
|
||||
if(!(flags & SIMULATED_ANNEALING_DISABLE_SHOWITRNUM)){
|
||||
std::cout << "Iteração da solução: " << iteration << '\n';
|
||||
std::cout << "Número de iterações calculadas: " << iterations << '\n';
|
||||
}
|
||||
std::cout << "Número de caixas: " << fitness << '\n';
|
||||
|
||||
if(!(flags & SIMULATED_ANNEALING_DISABLE_SHOWCRATES)){
|
||||
for (size_t i = 0; i < boxes.size(); i++) {
|
||||
boxes[i].print((int)i + 1);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void setiterations(int itr) {
|
||||
iterations = itr;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static auto simulated_annealing(int capacity, const std::vector<long long> &items,
|
||||
double alpha, double temp,
|
||||
double temp_min) -> solution;
|
||||
};
|
||||
|
||||
} // namespace sa
|
||||
|
||||
#endif
|
||||
@@ -15,6 +15,12 @@
|
||||
#define TEMP_MIN 10
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Função main.
|
||||
* Usada apenas para ler os items, a capacidade máxima e
|
||||
* imprimir os dados da melhor solução encontrada.
|
||||
*/
|
||||
|
||||
int main(int argc, char *argv[])
|
||||
{
|
||||
char flags = 0;
|
||||
|
||||
@@ -1,6 +1,10 @@
|
||||
#include "sa.hpp"
|
||||
#include <cmath>
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Implementação do algoritmo de SA.
|
||||
*/
|
||||
|
||||
auto sa::solution::simulated_annealing(int capacity, const std::vector<long long> &items,
|
||||
const double alpha, double temp,
|
||||
const double temp_min)->sa::solution
|
||||
@@ -16,7 +20,7 @@ auto sa::solution::simulated_annealing(int capacity, const std::vector<long long
|
||||
neighbor.setneighbor();
|
||||
|
||||
long long diff = neighbor.fitness - prev.fitness;
|
||||
if (diff < 0 || rng::random_double<0, 1>() / temp < 0.8) {
|
||||
if (diff < 0 || rng::random_double<0, 1>() / temp < 0.05) {
|
||||
swap(prev, neighbor);
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
76
src/sa.hpp
76
src/sa.hpp
@@ -22,6 +22,7 @@ class box {
|
||||
content items;
|
||||
long long fullness{};
|
||||
|
||||
/* Troca uma caixa com a outra. */
|
||||
friend void swap(box &one, box &two) {
|
||||
using std::swap;
|
||||
|
||||
@@ -29,6 +30,7 @@ class box {
|
||||
swap(one.fullness, two.fullness);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Remove o menor item da caixa. */
|
||||
void pop() {
|
||||
fullness -= items.top();
|
||||
items.pop();
|
||||
@@ -38,14 +40,20 @@ class box {
|
||||
|
||||
box() = default;
|
||||
|
||||
box(const content &items, long long fullness):
|
||||
items(items), fullness(fullness) {}
|
||||
/*
|
||||
* Inicialia uma caixa a partir de um conjunto de items e da soma total
|
||||
* dos items.
|
||||
*/
|
||||
box(content items, long long fullness):
|
||||
items(std::move(items)), fullness(fullness) {}
|
||||
|
||||
/* Adiciona um item a caixa. */
|
||||
void add_item(long long item) {
|
||||
fullness += item;
|
||||
items.push(item);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Limpa a caixa. */
|
||||
void clear() {
|
||||
while (!items.empty()) {
|
||||
items.pop();
|
||||
@@ -53,15 +61,27 @@ class box {
|
||||
fullness = 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Verifica se é possível move o menor item da caixa atual para a
|
||||
* caixa "other" sem violar as restrições de capacidade.
|
||||
*/
|
||||
auto swappable10(box &other, int capacity) -> bool {
|
||||
return items.top() + other.fullness <= capacity;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Move o menor item da caixa atual para a caixa "other".
|
||||
*/
|
||||
void swap10(box &other) {
|
||||
other.add_item(items.top());
|
||||
pop();
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Verifica se é possivel realizar "swap11" com a caixa "other" sem
|
||||
* violar as restrições de capacidade, também verificando se ambos os menores
|
||||
* items são os mesmos.
|
||||
*/
|
||||
auto swappable11(box &other, int capacity) -> bool {
|
||||
long long choice1 = items.top();
|
||||
long long choice2 = other.items.top();
|
||||
@@ -70,6 +90,10 @@ class box {
|
||||
choice2 + fullness - choice1 <= capacity;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Troca o menor item da caixa atual com o menor item da caixa
|
||||
* "other"
|
||||
*/
|
||||
void swap11(box &other) {
|
||||
long long choice1 = items.top();
|
||||
long long choice2 = other.items.top();
|
||||
@@ -80,6 +104,7 @@ class box {
|
||||
other.add_item(choice1);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Imprime todos os items da caixa junto com um identificador. */
|
||||
void print(int ind) {
|
||||
std::cout << "Caixa " << ind << ":";
|
||||
content tmp;
|
||||
@@ -90,6 +115,7 @@ class box {
|
||||
std::cout << '\n';
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Retorna um booleano indicando se a caixa está vazia. */
|
||||
[[nodiscard]] auto empty() const -> bool {
|
||||
return fullness == 0;
|
||||
}
|
||||
@@ -102,6 +128,10 @@ class solution {
|
||||
int iterations;
|
||||
int iteration;
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Função para trocar duas soluções.
|
||||
* Overload da função std::swap.
|
||||
*/
|
||||
friend void swap(solution &one, solution &two) {
|
||||
using std::swap;
|
||||
|
||||
@@ -112,6 +142,10 @@ class solution {
|
||||
swap(one.iteration, two.iteration);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Função para usar o swap10 ou swap11 aleatoriamente quando
|
||||
* possível.
|
||||
*/
|
||||
void random_swap(int choice, std::vector<int> &sequence10, std::vector<int> &sequence11) {
|
||||
typedef void (box::*swap)(box&);
|
||||
swap swaps[2] = {
|
||||
@@ -139,28 +173,30 @@ class solution {
|
||||
public:
|
||||
solution() = default;
|
||||
|
||||
/* Inicializa uma solução a partir da outra. */
|
||||
solution(const solution &other, int itr): boxes(other.boxes), fitness(other.fitness),
|
||||
capacity(other.capacity), iteration(itr) {}
|
||||
|
||||
solution(const std::vector<long long> &items, int capacity): // Gera a solução inicial
|
||||
/* Gera a solução inicial a partir dos items disponíveis. */
|
||||
solution(const std::vector<long long> &items, int capacity):
|
||||
capacity(capacity), iteration(0) {
|
||||
std::multiset<long long> its;
|
||||
std::multiset<long long> its; // Items ordenados.
|
||||
for (auto i : items) {
|
||||
its.insert(i);
|
||||
}
|
||||
|
||||
long long cap = capacity;
|
||||
box tmp;
|
||||
long long cap = capacity; // Capacidade restante da caixa atual.
|
||||
box tmp; // Caixa atual.
|
||||
|
||||
while (!its.empty()) {
|
||||
auto itr = its.upper_bound(cap);
|
||||
if (itr == its.begin()) {
|
||||
if (itr == its.begin()) { // Caixa está cheia, cria-se outra.
|
||||
cap = capacity;
|
||||
cap -= *its.begin();
|
||||
itr = its.begin();
|
||||
this->boxes.emplace_back(tmp);
|
||||
tmp.clear();
|
||||
} else {
|
||||
} else { // Caixa consegue colocar outro elemento.
|
||||
itr--;
|
||||
cap -= *itr;
|
||||
}
|
||||
@@ -174,15 +210,16 @@ class solution {
|
||||
fitness = (int)this->boxes.size();
|
||||
}
|
||||
|
||||
void setneighbor() { // Gera um vizinho da solução
|
||||
/* Muda a solução atual para um de seus vizinhos. */
|
||||
void setneighbor() {
|
||||
int choice = std::uniform_int_distribution<>(0, (int)boxes.size() - 1)(rng::rng);
|
||||
std::vector<int> sequence10;
|
||||
std::vector<int> sequence11;
|
||||
std::vector<int> sequence10; // Possíveis candidatos para swap10
|
||||
std::vector<int> sequence11; // Possíveis candidatos para swap11
|
||||
|
||||
sequence10.reserve(boxes.size());
|
||||
sequence11.reserve(boxes.size());
|
||||
|
||||
for (size_t i = 0; i < choice; i++) {
|
||||
for (size_t i = 0; i < (size_t)choice; i++) {
|
||||
if (boxes[choice].swappable10(boxes[i], capacity)) {
|
||||
sequence10.push_back((int)i);
|
||||
}
|
||||
@@ -201,12 +238,22 @@ class solution {
|
||||
|
||||
random_swap(choice, sequence10, sequence11);
|
||||
if (boxes[choice].empty()) {
|
||||
/*
|
||||
* Caixa agora está vazia, é possível remove-la.
|
||||
*/
|
||||
swap(boxes[choice], boxes[boxes.size() - 1]);
|
||||
boxes.pop_back();
|
||||
fitness = (int)boxes.size();
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Imprime todas as informações da solução:
|
||||
* - Número de caixas
|
||||
* - Items em cada caixa
|
||||
* - Iteração onde foi encontrada a solução
|
||||
* - Iterações totais ate o fim do algoritmo
|
||||
*/
|
||||
void print_sol(char flags = 0) {
|
||||
if(!(flags & SIMULATED_ANNEALING_DISABLE_SHOWITRNUM)){
|
||||
std::cout << "Iteração da solução: " << iteration << '\n';
|
||||
@@ -221,10 +268,15 @@ class solution {
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Pôe o número de iterações totais para a solução. */
|
||||
void setiterations(int itr) {
|
||||
iterations = itr;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Declaração do algoritmo, sua implementação está no arquivo
|
||||
* sa.cpp.
|
||||
*/
|
||||
static auto simulated_annealing(int capacity, const std::vector<long long> &items,
|
||||
double alpha, double temp,
|
||||
double temp_min) -> solution;
|
||||
|
||||
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