Approximation algorithms for hub location problems

Autor(es)

Marcelo Pinheiro Leite Benedito

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Computação
• Data de defesa: 2018-07-31

Membros da banca

Lehilton Lelis Chaves Pedrosa; Luis Augusto Angelotti Meira; Cid Carvalho de Souza

• Orientador: Lehilton Lelis Chaves Pedrosa

Resumo

No Problema de Localização e Alocação de Terminais, a entrada é um espaço métrico composto por clientes, localidades e um conjunto de pares de clientes; uma solução é um subconjunto das localidades, onde serão abertos terminais, e uma atribuição de cada par de clientes a uma rota, que começa no primeiro cliente, passando em um ou dois terminais, e terminando no segundo cliente. O objetivo é encontrar uma solução que minimize o tamanho de todas as rotas somado com o custo de abertura de terminais. Os algoritmos de aproximação da literatura consideram apenas o caso em que o conjunto de terminais abertos é dado como parte da entrada, e o problema se torna atribuir clientes aos terminais; ou então quando o espaço é definido em classes especiais de grafos. Neste trabalho, apresentamos o primeiro algoritmo de aproximação com fator constante para o problema de, simultaneamente, escolher localidades para abrir terminais e atribuir clientes a estes. A primeira parte desta dissertação cria algoritmos de aproximação para diversas variantes do problema. A estratégia principal é reduzir os problemas de localização e alocação de terminais aos problemas clássicos de localidades, como o problema de localização de instalações e o problema das k-medianas. A redução transforma uma instância de localização e alocação de terminais em uma instância de um destes problemas, que então é resolvida usando algoritmos de aproximação já existentes na literatura. A saída do algoritmo induz uma solução para o problema original, com uma perda constante no fator de aproximação. Na segunda parte, o foco é o Problema de Localização e Alocação Única de Terminais (SAHLP), que é uma variação em que cada cliente deve estar conectado a apenas um terminal, além de não haver limite na quantidade de terminais abertos. A principal contribuição é um algoritmo 2.48-aproximado para o SAHLP, baseado em arredondamento de uma nova formulação de programa linear para o problema. O algoritmo é composto por duas fases: na primeira, a solução fracionária é escalada e um subconjunto de terminais é aberto, e na segunda, atribuímos clientes aos terminais abertos. A primeira fase segue o formato padrão de filtering para problemas de localidades. A segunda, no entanto, exigiu o desenvolvimento de novas ideias e é baseada em múltiplos critérios para realizar a atribuição. A principal técnica atribui cada cliente ao terminal aberto mais próximo, se este estiver em sua vizinhança; caso contrário, o cliente se conecta ao terminal que melhor balanceia múltiplos custos, relacionados à distância entre eles (AU)

• Processo FAPESP: 16/12006-1 - Algoritmos de aproximação para problemas de localização e alocação de terminais
• Beneficiário: Marcelo Pinheiro Leite Benedito
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado