基于实例化次数的约束求解方法研究

启发式是约束满足问题领域的重要研究课题,有效的启发式方法可以极大地提高问题的求解效率.在求解约束满足问题时,发现变量实例化失败次数与值实例化成功次数反映了变量和值与已实例化集合之间的关系,将实例化次数加以利用可以对问题求解效率有很大的影响.据此,提出了实例化次数的权值统计方法,并将其与现有启发式方法相结合,提出了实例化次数启发式及其相应的约束求解算法MAC_Try,并证明了其在一个分支上的最坏时间复杂度是O(ned3).大量实验结果表明,新的MAC_Try方法在求解效率上明显优于国际上流行的MAC3rm方法.     

两种高效局部搜索算法求解RB模型实例

RB （revised B）模型是一种在约束可满足问题中具备精确相变增长域的随机实例模型,提出两种高效的启发式局部搜索算法用于解决RB模型生成的大值域约束可满足问题。首先为基于权重指导搜索的W-MCH算法,该算法通过约束判断和违反约束数计分来进行搜索,并引入了基于约束违反概率的权重计算公式,根据其关联的约束权重进行修正,再对变量进行迭代调整。然后提出最小化值域的MDMCH算法,该算法通过记录违反约束和逐步消除已违反约束变量的启发式策略来减少搜索空间,并在最小化后的变量域内重新校准变量赋值,进而有效提高算法的收敛速度。此外,还提出了融入模拟退火策略的WSCH和MDSCH算法,这两种算法都能根据变量的表征特点对变量域进行针对性的搜索。实验结果表明,与多种启发式算法相比,这两种算法在精度与时间效率方面均呈现明显提升,在复杂难解的实例中能够提供高效的求解效率,验证了算法的有效性和优越性。     

启发式回溯算法求解约束满足问题

针对一个典型的具有可变取值域的随机约束满足问题,提出了利用度启发式策略和最少约束值启发式策略来选择变量进行赋值的不完备回溯算法。该算法首先通过度启发式来确定待赋值变量的顺序,然后利用最少约束值启发式对选择的变量进行赋值,最后在有限时间内通过回溯得到变量的一组取值。用此算法对由RB模型生成的随机实例进行求解,实验结果表明,与经典的回溯算法相比,该算法具有显著的优越性。在控制参数(即约束紧度)进入相变区域时,该算法能在较短的时间内有效地找到实例的解。     

钢铁企业生产能力平衡模型及启发式算法

针对钢铁企业生产能力平衡配置问题,建立了非线性数学模型,形式化地描述了钢铁产品对资源和能力的竞合关系,提出了平衡下的多个优化目标。针对问题的模型及其特点,提出了基于约束满足技术的启发式算法,算法通过优化目标指导变量排序,在变量赋值过程中采用约束传播和回溯技术,缩减变量值域、解消约束冲突,提高了计算效率。基于企业实际生产数据的仿真实验结果验证了模型和算法的有效性。     

约束可满足性中求解RB模型实例的算法综述

约束满足问题是人工智能领域中最基本的NP完全问题之一。多年来,随着约束满足问题的深入研究,国内外学者提出多种实例模型。其中,RB模型是一种能生成具有精确相变的增长域约束满足问题实例,其求解难度极具挑战性。为了寻找其求解的新型高效算法,促进约束可满足问题的RB模型求解算法领域的研究,首先从约束满足问题的模型发展、求解技术进行分析;其次,对各类求解RB模型实例算法进行梳理,将求解的算法文献划分为回溯启发式类、信息传播类和元启发式类相关改进算法,从算法原理、改进策略、收敛性和精确度等方面进行对比综述;最后给出求解RB模型实例算法的研究趋势和发展方向。     

最先失败原则的约束传播算法

约束满足问题是人工智能研究领域的重要问题.而弧相容算法是求解约束满足问题的重要工具.在弧相容算法中应用启发式规则已经证明是一种很有效的方式.本文提出一个基于最先失败原则的约束传播算法,该算法在搜索过程中更早地发现含有空域的变量并提前进行回溯,从而提高问题求解效率.同时,在"明月1.0"架构下实现了该算法,实验结果表明使用最先失败原则的弧相容算法要比原来的算法效率上提高了约40%.     

基于图形数据库的变量化设计方法

文章针对参数化技术中过约束和欠约束的求解和图形设计问题,提出了一种新的基于图形数据库的变量化设计方法。该方法依据一组变量化基本规则,采用人工智能方法,对过约束与大约束问题判断、求解,扩大了模型图的自由度,提高了图形设计的效率和可靠性。     

二元约束满足问题求解的结点开销模型

提出了在二元约束满足问题中以搜索结点个数为衡量标准的求解开销模型,该模型被应用于随机二元约束满足问题的求解开销相变分析中,并且比较了模型所导出的理论开销和实际中的搜索结点个数、约束检查次数、求解时间3种衡量标准的开销之间的相似性.在模型的基础上，探讨了求解启发式减少求解开销的作用，给出了一个新的变量选择启发式.     

一种欠约束草图求解方法的研究

基于约束的参数化描述及求解是计算机辅助设计研究的一个热点，欠约束图的求解是参数化设计的基本问题，为了提高欠约束草图求解的参数化设计效率，提出了一种基于隐式约束优先级的欠约束草图求解方法，并首先给出了欠约束图求解的一般方法以及欠约束图的基本特征，提出了利用隐式约束去匹配缺少的显式约束；然后将隐式约束按照一定的规则分成不同的优先级，再利用优先级高的隐式约束去匹配变动约束图中的欠约束，直到完成约束图的有向化；最后，探讨了无尺寸约束图有向化过程中的基本特点，并给出了无尺寸约束图的求解算法和应用实例。实例应用结果表明，效果较好。     

约束满足技术在板坯排序中的应用

热轧调度中的板坯排序问题是一类特殊的排序问题,具有约束条件复杂、NP难特点。为了简化问题,将板坯排序问题转化为一个约束满足问题处理。给出板坯排序问题的约束满足模型,设计了基于约束满足和启发式混合求解算法。用3组实际生产数据对算法性能进行验证,说明了算法的有效性。     

A Context for Constraint Satisfaction Problem Formulation Selection

Much research effort has been applied to finding effective ways for solving constraint satisfaction problems. However, the most fundamental aspect of constraint satisfaction problem solving, problem formulation, has received much less attention. This is important because the selection of an appropriate formulation can have dramatic effects on the efficiency of any constraint satisfaction problem solving algorithm.In this paper, we address the issue of problem formulation. We identify the heuristic nature of generating a good formulation and we propose a context for this process. Our work presents the research community with a focus for the many elements which affect problem formulation and this is illustrated with the example adding redundant constraints. It also provides a significant step towards the goal of automatic selection of problem formulations.     

基于非二元约束满足的配置问题求解方法

依据产品的可配置性,提出基于非二元约束的逻辑产品模型,给出基于动态变量序的一类配置求解算法。采用仿真实验比较各种算法的求解效率,指出各算法在不同配置约束密度下快速求解配置问题时的适用范围。基于逻辑产品模型,依据配置问题实际性质,采用相应配置求解算法,能够更快地生成符合客户要求的产品配置方案。     

一类最优交通小区划分问题的一阶邻接约束建模方法

提出一种使用邻接矩阵保证最优交通小区划分一阶邻接约束的整数规划建模方法。从求解复杂度和质量两个角度,比较并分析了该邻接约束建模方法与其他3种方法对问题求解效率的影响。设计了聚合式层次聚类启发算法以求解所提出的模型。针对较大规模算例,将所提出的建模方法与其他3种邻接约束建模方法的结果进行了对比与分析。结果表明,基于邻接矩阵表示的建模方法能在允许时间内求得满意解,较其他3种方法更适合大规模问题。     

基于有向图的二维约束求解算法研究

针对过约束、几何完全定义状态判定和约束求解效率等问题,提出了基于约束图,利用自由度理论和约束冲突机制,通过反向约束方向平衡约束,进而通过排序进行约束求解的算法。算法采用约束图记录约束和几何的关系;通过约束平衡的方法进行过约束和几何完全定义的判定;采用排序求解方法,将庞大计算问题转化为一组相对简单的计算问题。算法已得到初步应用,对过约束和几何完全定义状态的判定有明显的效果,而且提高了约束求解效率。     

三维装配几何约束组合的分类求解策略

针对两个刚体之间的三维几何约束求解问题,依据几何约束的参数结构 分析了角度约束和距离约束的解耦性,给出了角度约束和距离约束可解耦求解的条件;然后 对两个刚体之间的几何约束进行组合分析,总结出约束度不小于2 的几何约束构成的组合只 有几十种,且均可采用几何推理方法进行求解;最后阐述了附加方向约束、冗余约束和矛盾 约束对数值求解的不利影响,提出了三维几何约束组合的分类求解策略,并用实例验证了该 求解策略的有效性。     

基于UML与CCSP的产品配置方法

为了有效开发易维护可重用的产品配置模型以及实现配置问题的快速求解,提出了结合面向对象建模技术与条件约束满足问题理论的产品配置方法。给出了条件约束满足问题理论模型;提出了基于统一建模语言和条件约束满足问题的产品配置建模与求解方法;通过定义统一建模语言表示的产品配置概念模型与条件约束满足问题之间的映射规则集,建立了基于条件约束满足问题的产品配置模型。以某可配置医用监测器为应用实例,阐述了所提方法应用于配置模型构建与求解的可行性和有效性。     

基于对称破坏的子图同构约束求解算法

为避免子图同构问题求解中重复解的产生,提高子图同构问题的约束求解效率,提出一种基于对称破坏的子图同构约束求解算法。基于解的对称破坏思想,改进自同构检测过程,通过置换群操作生成对称破坏字典序约束,构建子图同构问题的一种约束满足问题(CSP)模型,结合CSP的回溯算法对其求解。实验结果表明,该算法有效减少了对重复解的搜索,与传统算法相比明显提高了搜索效率。