Journal of the Korean Operations Research and Management Science Society
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v.17
no.1
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pp.41-41
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1992
In the real world situations that some jobs need be processed only on certain limited machines frequently occur due to the capacity restrictions of machines such as tools fixtures or material handling equipment. In this paper we consider n-job non-preemptive and m parallel machines scheduling problem having two machines group. The objective function is to minimize the sum of earliness and tardiness with different release times and due dates. The problem is formulated as a mixed integer programming problem. The problem is proved to be Np-complete. Thus a heuristic is developed to solve this problem. To illustrate its suitability and efficiency a proposed heuristic is compared with a genetic algorithm and tabu search for a large number of randomly generated test problems in ship engine assembly shop. Through the experimental results it is showed that the proposed algorithm yields good solutions efficiently.
Kim, Jung Hun;Kim, Kyeongtaek;Choi, Bong-Wan;Suh, Jae Joon
Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering
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v.40
no.4
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pp.260-267
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2017
Quantum-inspired Genetic Algorithm (QGA) is a probabilistic search optimization method combined quantum computation and genetic algorithm. In QGA, the chromosomes are encoded by qubits and are updated by quantum rotation gates, which can achieve a genetic search. Asset-based weapon target assignment (WTA) problem can be described as an optimization problem in which the defenders assign the weapons to hostile targets in order to maximize the value of a group of surviving assets threatened by the targets. It has already been proven that the WTA problem is NP-complete. In this study, we propose a QGA and a hybrid-QGA to solve an asset-based WTA problem. In the proposed QGA, a set of probabilistic superposition of qubits are coded and collapsed into a target number. Q-gate updating strategy is also used for search guidance. The hybrid-QGA is generated by incorporating both the random search capability of QGA and the evolution capability of genetic algorithm (GA). To observe the performance of each algorithm, we construct three synthetic WTA problems and check how each algorithm works on them. Simulation results show that all of the algorithm have good quality of solutions. Since the difference among mean resulting value is within 2%, we run the nonparametric pairwise Wilcoxon rank sum test for testing the equality of the means among the results. The Wilcoxon test reveals that GA has better quality than the others. In contrast, the simulation results indicate that hybrid-QGA and QGA is much faster than GA for the production of the same number of generations.
Dalal M. Althawadi;Sara Aldossary;Aryam Alnemari;Malak Alghamdi;Fatema Alqahtani;Atta-ur Rahman;Aghiad Bakry;Sghaier Chabani
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.24
no.2
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pp.15-24
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2024
One of the most significant issues in combinatorial optimization is the classical NP-complete conundrum known as the 0/1 Knapsack Problem. This study delves deeply into the investigation of practical solutions, emphasizing two classic algorithmic paradigms, brute force, and dynamic programming, along with the metaheuristic and nature-inspired family algorithm known as the Genetic Algorithm (GA). The research begins with a thorough analysis of the dynamic programming technique, utilizing its ability to handle overlapping subproblems and an ideal substructure. We evaluate the benefits of dynamic programming in the context of the 0/1 Knapsack Problem by carefully dissecting its nuances in contrast to GA. Simultaneously, the study examines the brute force algorithm, a simple yet comprehensive method compared to Branch & Bound. This strategy entails investigating every potential combination, offering a starting point for comparison with more advanced techniques. The paper explores the computational complexity of the brute force approach, highlighting its limitations and usefulness in resolving the 0/1 Knapsack Problem in contrast to the set above of algorithms.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.20
no.1
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pp.177-186
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2020
This paper deals with the car paint sequencing problem (CPSP) that the entrance sequence is to same colored group with maximum sequenced cars for the buffer arriving cars from the body shop. This problem classified by NP-complete problem because of the exact solution has not obtained within polynomial time. CPSP is aim to minimum pugging number that each pugging must be performs at color changing time in order to entirely cleaning the remaining previous color. To be obtain the minimum number of moving distance with window concept and minimum number of pugging, this paper sorts same color and arriving sequence. Then we basically decide the maximum length section color time to winner team using stage race method. For the case of the loser team with no more racing or yield to loser team and more longer stage in upcoming racing, the winner team give way to loser team. As a result, all cars(runners) are winner in any stage without fail. For n cars, the proposed algorithm has a advantage of simple and fast with O(nlogn) polynomial time complexity, this algorithm can be get the minimum number of moving distance and purging for all of experimental data.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.11
no.6
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pp.193-205
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2011
This paper suggests $p$-facility locations in $m$ candidate locations and $n$ areas in optimal cost side(population${\times}$shortest distance). This problem has been classified by NP-complete because there is not a polynomial time algorithm. In this paper, we suggests reverse-delete method that deletes a candidate facility one by one from $p=m$ until $p=2$. As a result of the proposed algorithm for the $5{\times}5$ and $7{\times}7$, the initial solution is obtained. For the Swain's 55-node network, we obtain the optimal solution through a solution improvement process with $p=4$ and it by using the initial solution with $p=5$.
Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering
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v.39
no.2
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pp.46-53
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2016
In mobile communication systems, location management deals with the location determination of users in a network. One of the strategies used in location management is to partition the network into location areas. Each location area consists of a group of cells. The goal of location management is to partition the network into a number of location areas such that the total paging cost and handoff (or update) cost is a minimum. Finding the optimal number of location areas and the corresponding configuration of the partitioned network is a difficult combinatorial optimization problem. This cell grouping problem is to find a compromise between the location update and paging operations such that the cost of mobile terminal location tracking is a minimum in location area wireless network. In fact, this is shown to be an NP-complete problem in an earlier study. In this paper, artificial bee colony (ABC) is developed and proposed to obtain the best/optimal group of cells for location area planning for location management system. The performance of the artificial bee colony (ABC) is better than or similar to those of other population-based algorithms with the advantage of employing fewer control parameters. The important control parameter of ABC is only 'Limit' which is the number of trials after which a food source is assumed to be abandoned. Simulation results for 16, 36, and 64 cell grouping problems in wireless network show that the performance of our ABC is better than those alternatives such as ant colony optimization (ACO) and particle swarm optimization (PSO).
Proceedings of the Korean Society for Bioinformatics Conference
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2005.09a
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pp.267-271
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2005
The goal of data mining is to extract new and useful knowledge from large scale datasets. As the amount of available data grows explosively, it became vitally important to develop faster data mining algorithms for various types of data. Recently, an interest in developing data mining algorithms that operate on graphs has been increased. Especially, mining frequent patterns from structured data such as graphs has been concerned by many research groups. A graph is a highly adaptable representation scheme that used in many domains including chemistry, bioinformatics and physics. For example, the chemical structure of a given substance can be modelled by an undirected labelled graph in which each node corresponds to an atom and each edge corresponds to a chemical bond between atoms. Internet can also be modelled as a directed graph in which each node corresponds to an web site and each edge corresponds to a hypertext link between web sites. Notably in bioinformatics area, various kinds of newly discovered data such as gene regulation networks or protein interaction networks could be modelled as graphs. There have been a number of attempts to find useful knowledge from these graph structured data. One of the most powerful analysis tool for graph structured data is frequent subgraph analysis. Recurring patterns in graph data can provide incomparable insights into that graph data. However, to find recurring subgraphs is extremely expensive in computational side. At the core of the problem, there are two computationally challenging problems. 1) Subgraph isomorphism and 2) Enumeration of subgraphs. Problems related to the former are subgraph isomorphism problem (Is graph A contains graph B?) and graph isomorphism problem(Are two graphs A and B the same or not?). Even these simplified versions of the subgraph mining problem are known to be NP-complete or Polymorphism-complete and no polynomial time algorithm has been existed so far. The later is also a difficult problem. We should generate all of 2$^n$ subgraphs if there is no constraint where n is the number of vertices of the input graph. In order to find frequent subgraphs from larger graph database, it is essential to give appropriate constraint to the subgraphs to find. Most of the current approaches are focus on the frequencies of a subgraph: the higher the frequency of a graph is, the more attentions should be given to that graph. Recently, several algorithms which use level by level approaches to find frequent subgraphs have been developed. Some of the recently emerging applications suggest that other constraints such as connectivity also could be useful in mining subgraphs : more strongly connected parts of a graph are more informative. If we restrict the set of subgraphs to mine to more strongly connected parts, its computational complexity could be decreased significantly. In this paper, we present an efficient algorithm to mine frequent subgraphs that are more strongly connected. Experimental study shows that the algorithm is scaling to larger graphs which have more than ten thousand vertices.
The efficient algorithms are suggested in this study for solving the multicommodity network flow problems applied to Communications Systems. These problems are typical NP-complete optimization problems that require integer solution and in which the computational complexity increases numerically in appropriate with the problem size. Although the suggested algorithms are not absolutely optimal, they are developed for computationally efficient and produce near-optimal and primal integral solutions. We supplement the traditional Lagrangian method with a price-directive decomposition. It proceeded as follows. First, A primal heuristic from which good initial feasible solutions can be obtained is developed. Second, the dual is initialized using marginal values from the primal heuristic. Generally, the Lagrangian optimization is conducted from a naive dual solution which is set as ${\lambda}=0$. The dual optimization converged very slowly because these values have sort of gaps from the optimum. Better dual solutions improve the primal solution, and better primal bounds improve the step size used by the dual optimization. Third, a limitation that the Lagrangian decomposition approach has Is dealt with. Because this method is dual based, the solution need not converge to the optimal solution in the multicommodity network problem. So as to adjust relaxed solution to a feasible one, we made efficient re-allocation heuristic. In addition, the computational performances of various versions of the developed algorithms are compared and evaluated. First, commercial LP software, LINGO 4.0 extended version for LINDO system is utilized for the purpose of implementation that is robust and efficient. Tested problem sets are generated randomly Numerical results on randomly generated examples demonstrate that our algorithm is near-optimal (< 2% from the optimum) and has a quite computational efficiency.
Kim, Nam-Ju;Kim, Yong-Jin;Kho, Seung-Young;Chon, Kyung-Soo
Journal of Korean Society of Transportation
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v.26
no.6
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pp.103-112
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2008
Implementing hub networks in logistics is generally attractive and effective because of cost savings derived from economies of scale on network transportation, and objective of the hub network design problem is to decide optimal hub locations, and the transportation route of each origin-destination pair. This problem is generally a NP-complete problem not to solve easily, and it is almost impossible to find optimal solutions considering the big-sized network within a reasonable time. This research tried to find optimal logistics strategy in the given big-sized real network and the freight origin-destination data. The objective function, which was proposed by Honor and O'kelly (2001), that rewards economies of scale on network links with increase of transportation volumes, is applied. This thesis proposed the optimal hub network of korea within a reasonable time based on engineering approaches. And it is expected that this thesis can contribute to plan freight policies which can improve to have competitive power in the level of a company or nation by reducing logistic costs.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.23
no.4
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pp.157-164
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2023
This paper suggests O(n2) polynomial time heuristic algorithm for corporate tax structure optimization problem that has been classified as NP-complete problem. The proposed algorithm constructs tax tree levels that the target holding company is located at root node of Level 1, and the tax code categories(Te) 1,4,3,2 are located in each level 2,3,4,5 sequentially. To find the maximum tax-relief path from source(S) to target(T), firstly we connect the minimum witholding tax rate minrw(u, v) arc of node u point of view for transfer the profit from u to v node. As a result we construct the spanning tree from all of the source nodes to a target node, and find the initial feasible solution. Nextly, we find the alternate path with minimum foreign tax rate minrfi(u, v) of v point of view. Finally we choose the minimum tax-relief path from of this two paths. The proposed heuristic algorithm performs better optimal results than linear programming and Tabu search method that is a kind of metaheuristic method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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