Uma investigação de algoritmos exatos e metaheurísticos aplicados ao nonograma
Ano de defesa: | 2013 |
---|---|
Autor(a) principal: | |
Orientador(a): | |
Banca de defesa: | |
Tipo de documento: | Dissertação |
Tipo de acesso: | Acesso aberto |
Idioma: | por |
Instituição de defesa: |
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
|
Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Sistemas e Computação
|
Departamento: |
Ciência da Computação
|
País: |
BR
|
Palavras-chave em Português: | |
Palavras-chave em Inglês: | |
Área do conhecimento CNPq: | |
Link de acesso: | https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/18081 |
Resumo: | Nonogram is a logical puzzle whose associated decision problem is NP-complete. It has applications in pattern recognition problems and data compression, among others. The puzzle consists in determining an assignment of colors to pixels distributed in a N  M matrix that satisfies line and column constraints. A Nonogram is encoded by a vector whose elements specify the number of pixels in each row and column of a figure without specifying their coordinates. This work presents exact and heuristic approaches to solve Nonograms. The depth first search was one of the chosen exact approaches because it is a typical example of brute search algorithm that is easy to implement. Another implemented exact approach was based on the Las Vegas algorithm, so that we intend to investigate whether the randomness introduce by the Las Vegas-based algorithm would be an advantage over the depth first search. The Nonogram is also transformed into a Constraint Satisfaction Problem. Three heuristics approaches are proposed: a Tabu Search and two memetic algorithms. A new function to calculate the objective function is proposed. The approaches are applied on 234 instances, the size of the instances ranging from 5 x 5 to 100 x 100 size, and including logical and random Nonograms |
id |
UFRN_2578417904e0b083906013ca80f01794 |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/18081 |
network_acronym_str |
UFRN |
network_name_str |
Repositório Institucional da UFRN |
repository_id_str |
|
spelling |
Oliveira, Camila Nascimento dehttp://lattes.cnpq.br/2888641121265608Thomé, Antônio Carlos Gayhttp://lattes.cnpq.br/9282046098909851Ramos, Iloneide Carlos de Oliveirahttp://lattes.cnpq.br/0613948277011672Goldbarg, Marco Césarhttp://lattes.cnpq.br/1371199678541174Gouvêa, Elizabeth Ferreira2014-12-17T15:48:07Z2013-09-032014-12-17T15:48:07Z2013-02-01OLIVEIRA, Camila Nascimento de. Exact and metaheuristic algorithms research applied to nonogram. 2013. 108 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2013.https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/18081Nonogram is a logical puzzle whose associated decision problem is NP-complete. It has applications in pattern recognition problems and data compression, among others. The puzzle consists in determining an assignment of colors to pixels distributed in a N  M matrix that satisfies line and column constraints. A Nonogram is encoded by a vector whose elements specify the number of pixels in each row and column of a figure without specifying their coordinates. This work presents exact and heuristic approaches to solve Nonograms. The depth first search was one of the chosen exact approaches because it is a typical example of brute search algorithm that is easy to implement. Another implemented exact approach was based on the Las Vegas algorithm, so that we intend to investigate whether the randomness introduce by the Las Vegas-based algorithm would be an advantage over the depth first search. The Nonogram is also transformed into a Constraint Satisfaction Problem. Three heuristics approaches are proposed: a Tabu Search and two memetic algorithms. A new function to calculate the objective function is proposed. The approaches are applied on 234 instances, the size of the instances ranging from 5 x 5 to 100 x 100 size, and including logical and random NonogramsO Nonograma é um jogo lógico cujo problema de decisão associado é NP-completo. Ele possui aplicação em problemas de identificação de padrões e de compactação de dados, dentre outros. O jogo consiste em determinar uma alocação de cores em pixels distribuídos em uma matriz N  M atendendo restrições em linhas e colunas. Um Nonograma é codificado através de vetores cujos elementos especificam o número de pixels existentes em cada coluna e linha de uma figura, sem especificar suas coordenadas. Este trabalho apresenta abordagens exatas e heurísticas para solucionar o Nonograma. A Busca em Profundidade foi uma das abordagens exatas escolhida, por ser um exemplo típico de algoritmo de força bruta de fácil implementação. Outra abordagem exata implementada foi baseada no algoritmo Las Vegas, através do qual se pretende investigar se a aleatoriedade introduzida pelo algoritmo Las Vegas traria algum benefício em relação à Busca em Profundidade. O Nonograma também é transformado em um Problema de Satisfação de Restrições. Três abordagens heurísticas são propostas: uma Busca Tabu e dois algoritmos Memético. Uma nova abordagem para o cálculo da função objetivo é proposta neste trabalho. As abordagens são testadas em 234 casos de teste de tamanho entre 5 x 5 e 100 x 100, incluindo Nonogramas lógicos e aleatóriosapplication/pdfporUniversidade Federal do Rio Grande do NortePrograma de Pós-Graduação em Sistemas e ComputaçãoUFRNBRCiência da ComputaçãoNonograma. Busca em profundidade. Las Vegas. Problema de satisfação de restrições. Busca tabu. MeméticoNonogram. Depth first search. Las Vegas. Constraint satisfaction problem. Tabu search. MemeticCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAOUma investigação de algoritmos exatos e metaheurísticos aplicados ao nonogramaExact and metaheuristic algorithms research applied to nonograminfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALCamilaNOT_DISSERT.pdfapplication/pdf4321465https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/18081/1/CamilaNOT_DISSERT.pdfd103bd2da647997e8dfd0a8784c2060dMD51TEXTCamilaNOT_DISSERT.pdf.txtCamilaNOT_DISSERT.pdf.txtExtracted texttext/plain196344https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/18081/6/CamilaNOT_DISSERT.pdf.txt52cffeb9703d00a1036888ade8bb42c0MD56THUMBNAILCamilaNOT_DISSERT.pdf.jpgCamilaNOT_DISSERT.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg3156https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/18081/7/CamilaNOT_DISSERT.pdf.jpgfa10514d508cbaae5eb9f64245c1a02eMD57123456789/180812017-11-04 13:11:36.929oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/18081Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2017-11-04T16:11:36Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
dc.title.por.fl_str_mv |
Uma investigação de algoritmos exatos e metaheurísticos aplicados ao nonograma |
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv |
Exact and metaheuristic algorithms research applied to nonogram |
title |
Uma investigação de algoritmos exatos e metaheurísticos aplicados ao nonograma |
spellingShingle |
Uma investigação de algoritmos exatos e metaheurísticos aplicados ao nonograma Oliveira, Camila Nascimento de Nonograma. Busca em profundidade. Las Vegas. Problema de satisfação de restrições. Busca tabu. Memético Nonogram. Depth first search. Las Vegas. Constraint satisfaction problem. Tabu search. Memetic CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO |
title_short |
Uma investigação de algoritmos exatos e metaheurísticos aplicados ao nonograma |
title_full |
Uma investigação de algoritmos exatos e metaheurísticos aplicados ao nonograma |
title_fullStr |
Uma investigação de algoritmos exatos e metaheurísticos aplicados ao nonograma |
title_full_unstemmed |
Uma investigação de algoritmos exatos e metaheurísticos aplicados ao nonograma |
title_sort |
Uma investigação de algoritmos exatos e metaheurísticos aplicados ao nonograma |
author |
Oliveira, Camila Nascimento de |
author_facet |
Oliveira, Camila Nascimento de |
author_role |
author |
dc.contributor.authorID.por.fl_str_mv |
|
dc.contributor.advisorID.por.fl_str_mv |
|
dc.contributor.advisorLattes.por.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/2888641121265608 |
dc.contributor.referees1.pt_BR.fl_str_mv |
Thomé, Antônio Carlos Gay |
dc.contributor.referees1ID.por.fl_str_mv |
|
dc.contributor.referees1Lattes.por.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/9282046098909851 |
dc.contributor.referees2.pt_BR.fl_str_mv |
Ramos, Iloneide Carlos de Oliveira |
dc.contributor.referees2ID.por.fl_str_mv |
|
dc.contributor.referees2Lattes.por.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/0613948277011672 |
dc.contributor.referees3.pt_BR.fl_str_mv |
Goldbarg, Marco César |
dc.contributor.referees3ID.por.fl_str_mv |
|
dc.contributor.referees3Lattes.por.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/1371199678541174 |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Oliveira, Camila Nascimento de |
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
Gouvêa, Elizabeth Ferreira |
contributor_str_mv |
Gouvêa, Elizabeth Ferreira |
dc.subject.por.fl_str_mv |
Nonograma. Busca em profundidade. Las Vegas. Problema de satisfação de restrições. Busca tabu. Memético |
topic |
Nonograma. Busca em profundidade. Las Vegas. Problema de satisfação de restrições. Busca tabu. Memético Nonogram. Depth first search. Las Vegas. Constraint satisfaction problem. Tabu search. Memetic CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO |
dc.subject.eng.fl_str_mv |
Nonogram. Depth first search. Las Vegas. Constraint satisfaction problem. Tabu search. Memetic |
dc.subject.cnpq.fl_str_mv |
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO |
description |
Nonogram is a logical puzzle whose associated decision problem is NP-complete. It has applications in pattern recognition problems and data compression, among others. The puzzle consists in determining an assignment of colors to pixels distributed in a N  M matrix that satisfies line and column constraints. A Nonogram is encoded by a vector whose elements specify the number of pixels in each row and column of a figure without specifying their coordinates. This work presents exact and heuristic approaches to solve Nonograms. The depth first search was one of the chosen exact approaches because it is a typical example of brute search algorithm that is easy to implement. Another implemented exact approach was based on the Las Vegas algorithm, so that we intend to investigate whether the randomness introduce by the Las Vegas-based algorithm would be an advantage over the depth first search. The Nonogram is also transformed into a Constraint Satisfaction Problem. Three heuristics approaches are proposed: a Tabu Search and two memetic algorithms. A new function to calculate the objective function is proposed. The approaches are applied on 234 instances, the size of the instances ranging from 5 x 5 to 100 x 100 size, and including logical and random Nonograms |
publishDate |
2013 |
dc.date.available.fl_str_mv |
2013-09-03 2014-12-17T15:48:07Z |
dc.date.issued.fl_str_mv |
2013-02-01 |
dc.date.accessioned.fl_str_mv |
2014-12-17T15:48:07Z |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/masterThesis |
format |
masterThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.citation.fl_str_mv |
OLIVEIRA, Camila Nascimento de. Exact and metaheuristic algorithms research applied to nonogram. 2013. 108 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2013. |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/18081 |
identifier_str_mv |
OLIVEIRA, Camila Nascimento de. Exact and metaheuristic algorithms research applied to nonogram. 2013. 108 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2013. |
url |
https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/18081 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.format.none.fl_str_mv |
application/pdf |
dc.publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal do Rio Grande do Norte |
dc.publisher.program.fl_str_mv |
Programa de Pós-Graduação em Sistemas e Computação |
dc.publisher.initials.fl_str_mv |
UFRN |
dc.publisher.country.fl_str_mv |
BR |
dc.publisher.department.fl_str_mv |
Ciência da Computação |
publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal do Rio Grande do Norte |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da UFRN instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) instacron:UFRN |
instname_str |
Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) |
instacron_str |
UFRN |
institution |
UFRN |
reponame_str |
Repositório Institucional da UFRN |
collection |
Repositório Institucional da UFRN |
bitstream.url.fl_str_mv |
https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/18081/1/CamilaNOT_DISSERT.pdf https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/18081/6/CamilaNOT_DISSERT.pdf.txt https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/18081/7/CamilaNOT_DISSERT.pdf.jpg |
bitstream.checksum.fl_str_mv |
d103bd2da647997e8dfd0a8784c2060d 52cffeb9703d00a1036888ade8bb42c0 fa10514d508cbaae5eb9f64245c1a02e |
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 MD5 MD5 |
repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) |
repository.mail.fl_str_mv |
|
_version_ |
1797777692231204864 |