Πρόβληµα ικανοποίησης περιορισµών

Σχετικά έγγραφα
ΤΕΧΝΗΤΗ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗ. Ενότητα 6: Προβλήματα ικανοποίησης περιορισμών. Ρεφανίδης Ιωάννης Τμήμα Εφαρμοσμένης Πληροφορικής

ΠΛΗ 405 Τεχνητή Νοηµοσύνη

Τεχνητή Νοημοσύνη (ΥΠ23) 6 ο εξάμηνο Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεματικής Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο Ουρανία Χατζή

Ε ανάληψη. Πληροφορηµένη αναζήτηση µε εριορισµό µνήµης. Ευρετικές συναρτήσεις. Το ική αναζήτηση

Μεταβλητες: Q, NSW, V, T, SA, WA, NT. Πεδίο Ορισμού: Για κάθε μεταβλητη το ίδιο. D i ={R, G, B} όπου i= Q, NSW,., NT.

Επίλυση Προβλημάτων 1

Κεφάλαιο 6. Ικανοποίηση Περιορισµών. Τεχνητή Νοηµοσύνη - Β' Έκδοση. Ι. Βλαχάβας, Π. Κεφαλάς, Ν. Βασιλειάδης, Φ. Κόκκορας, Η.

(50 μον.) πάντοτε Διατυπώστε

Επίλυση προβληµάτων. Περιγραφή προβληµάτων Αλγόριθµοι αναζήτησης Αλγόριθµοι τυφλής αναζήτησης Αλγόριθµοι ευρετικής αναζήτησης

===========================================================================

Αλγόριθµοι CSPs Κώδικας. Μάθηµα Τεχνητής Νοηµοσύνης ΥΣ02 Χειµερινό εξάµηνο

ΙΚΑΝΟΠΟΙΗΣΗ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΩΝ

Branch and Bound. Branch and Bound

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΜΕ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΙΚΑΝΟΠΟΙΗΣΗΣ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΩΝ

Τεχνητή Νοημοσύνη. 4η διάλεξη ( ) Ίων Ανδρουτσόπουλος.

Μονοπάτια και Κυκλώµατα Euler. Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (3,4) Παραδείγµατα. Κριτήρια Υπαρξης.

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΕΥΡΙΣΤΙΚΩΝ ΜΕΘΟ ΩΝ ΜΕ ΤΗ ΜΟΝΑ ΙΑΙΑ ΣΥΝΕΠΕΙΑ ΤΟΞΟΥ

ΤΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΤΗΣ ΚΑΤΑΡΤΙΣΗΣ ΩΡΟΛΟΓΙΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ: ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ ΚΑΙ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΣΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ECL i PS e

7 η Διάλεξη. Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων

Προβλήματα Ικανοποίησης Περιορισμών

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΕΘΝΙΚΟ ΚΑΠΟΔΙΣΤΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΚΟΙΝΩΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ

ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΚΟΙΝΩΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ 11:00-14:00

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΜΣ «ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ & ΤΩΝ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ ΤΕΧΝΗΤΗ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗ η Σειρά Ασκήσεων ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΜΑΚΕ ΟΝΙΑΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΚΟΙΝΩΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Αλγόριθμοι και Δομές Δεδομένων (IΙ) (γράφοι και δένδρα)

Ειδικά θέματα Αλγορίθμων και Δομών Δεδομένων (ΠΛΕ073) Απαντήσεις 1 ου Σετ Ασκήσεων

ΜΕΛΕΤΗ ΚΑΙ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΤΟΠΙΚΗΣ ΑΝΑΖΗΤΗΣΗΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΠΙΛΥΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΩΝ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΩΝ ΙΚΑΝΟΠΟΙΗΣΗΣ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΩΝ

Επιχειρησιακή έρευνα (ασκήσεις)

Κεφάλαιο 3. Γραφήµατα v1.0 ( ) Χρησιµοποιήθηκε υλικό από τις αγγλικές διαφάνειες του Kevin Wayne.

ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΚΟΙΝΩΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ

ΑΚΕΡΑΙΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ & ΣΥΝΔΥΑΣΤΙΚΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Αναζήτηση Κατά Πλάτος

Υπολογιστικό Πρόβληµα

Αλγόριθµοι Γραφηµάτων

ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΥΤΟΜΑΤΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΣΤΑΥΡΟΛΕΞΩΝ ΑΠΟ ΒΑΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΕΛΛΗΝΙΚΩΝ ΛΕΞΕΩΝ

Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (3)

Απαρίθµηση Μονοπατιών. Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (3) Μονοπάτια και Κυκλώµατα Euler. Ορέστης Τελέλης

Χρήστος Ι. Σχοινάς Αν. Καθηγητής ΔΠΘ. Συμπληρωματικές σημειώσεις για το μάθημα: «Επιχειρησιακή Έρευνα ΙΙ»

Ασκήσεις μελέτης της 4 ης διάλεξης. ), για οποιοδήποτε μονοπάτι n 1

m 1 min f = x ij 0 (8.4) b j (8.5) a i = 1

Επίλυση Προβληµάτων µε Greedy Αλγόριθµους

Μέγιστη ροή. Κατευθυνόμενο γράφημα. Συνάρτηση χωρητικότητας. αφετηρίακός κόμβος. τερματικός κόμβος. Ροή δικτύου. με τις ακόλουθες ιδιότητες

Επίλυση προβλημάτων με αναζήτηση

Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (4) - έντρα

Στεφανής Γεώργιος 30/6/2008

Αλγόριθµοι και Πολυπλοκότητα

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΚΟΙΝΩΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΤΕΧΝΗΤΗ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗ

Θεωρία Γραφημάτων 6η Διάλεξη

Αλγόριθμοι και πολυπλοκότητα: 4 η σειρά ασκήσεων ΣΗΜΜΥ - Ε.Μ.Π.

Ισορροπημένα Δένδρα. για κάθε λειτουργία; Ισορροπημένο δένδρο : Διατηρεί ύψος κάθε εισαγωγή ή διαγραφή

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΜΑΚΕ ΟΝΙΑΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΚΟΙΝΩΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΤΕΧΝΗΤΗ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΜΑΚΕ ΟΝΙΑΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΚΟΙΝΩΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΝΕΥΡΩΝΙΚΑ ΙΚΤΥΑ

PROJECT ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΕΥΡΕΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟ ΟΥΣ

Κεφάλαιο 3. Γραφήµατα v1.1 ( ) Χρησιµοποιήθηκε υλικό από τις αγγλικές διαφάνειες του Kevin Wayne.

6η Διάλεξη Διάσχιση Γράφων και Δέντρων

ΣΥΝΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΓΡΑΦΗΜΑΤΩΝ

βασικές έννοιες (τόμος Β)

Περιορισμών ρ (Θεωρία) Problems

13/5/2015 ΟΥΡΕΣ ΠΡΟΤΕΡΑΙΟΤΗΤΑΣ. Δομές Δεδομένων. Ουρές Προτεραιότητας

Το µαθηµατικό µοντέλο του Υδρονοµέα

Κεφάλαιο 4ο: Δικτυωτή Ανάλυση

ΠΛΗ 405 Τεχνητή Νοηµοσύνη

Αλγόριθµοι και Πολυπλοκότητα

Γ. Κορίλη Αλγόριθµοι ροµολόγησης

Τεχνητή Νοημοσύνη. 2η διάλεξη ( ) Ίων Ανδρουτσόπουλος.

Ποσοτικές Μέθοδοι στη Διοίκηση Επιχειρήσεων ΙΙ Σύνολο- Περιεχόμενο Μαθήματος

Μη κατευθυνόµενα γραφήµατα. Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (1) Υπογραφήµατα.

Θεωρήστε ένα puzzle (παιχνίδι σπαζοκεφαλιάς) με την ακόλουθη αρχική διαμόρφωση : b b b w w w e

ΕΠΛ 211: Θεωρία Υπολογισμού και Πολυπλοκότητας. Διάλεξη 13: Παραλλαγές Μηχανών Turing και Περιγραφή Αλγορίθμων

έντρα ιδάσκοντες:. Φωτάκης,. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

Γενικευµένη Simplex Γενικευµένη Simplex

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΤΟ ΕΡΓΑΛΕΙΟ SOLVER

Ελαφρύτατες διαδρομές

ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ

Ελάχιστα Γεννητορικά ένδρα

Πρόβληµα (ADT) Λεξικού. Αλγόριθµοι & Πολυπλοκότητα (Χειµώνας 2011) Λεξικό, Union - Find 2

Θεωρία Αποφάσεων και Βελτιστοποίηση

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Βασική Εφικτή Λύση. Βασική Εφικτή Λύση

ΟΥΡΕΣ ΠΡΟΤΕΡΑΙΟΤΗΤΑΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΜΑΚΕ ΟΝΙΑΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΚΟΙΝΩΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΠΜΣΕ ΣΤΗΝ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΝΕΥΡΩΝΙΚΑ ΙΚΤΥΑ ΚΑΙ ΕΞΕΛΙΚΤΙΚΟΙ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος. Διαχείριση Υδατικών Πόρων

Τομές Γραφήματος. Γράφημα (μη κατευθυνόμενο) Συνάρτηση βάρους ακμών. Τομή : Διαμέριση του συνόλου των κόμβων σε δύο μη κενά σύνολα

h/2. Άρα, n 2 h/2-1 h 2log(n+1). Πως υλοποιούµε τη LookUp()? Πολυπλοκότητα?

ΜΕΘΟΔΟΙ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ ΑΠΟΙΚΙΑΣ ΜΥΡΜΗΓΚΙΩΝ ANT COLONY OPTIMIZATION METHODS

Στοχαστικές Στρατηγικές. διαδρομής (1)

ΕπίλυσηΠροβληµάτων Αναθέσεων: Η "Ουγγρική Μέθοδος"

ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη,. Φωτάκης,. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Οργάνωση αρχείων: πως είναι τοποθετηµένες οι εγγραφές ενός αρχείου όταν αποθηκεύονται στο δίσκο

Αλγόριθµοι Ευριστικής Αναζήτησης

z = c 1 x 1 + c 2 x c n x n

1 Το πρόβλημα της συντομότερης διαδρομής

Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι

Ουρές προτεραιότητας

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος. Τεχνολογία Συστημάτων Υδατικών Πόρων

Σχεδιασµός. Planning. Το πρόβληµα τουσχεδιασµού

ΤΥΦΛΗ ΑΝΑΖΗΤΗΣΗ (1) ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΗ Ή ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ ΑΝΑΖΗΤΗΣΗΣ

Εξωτερική Αναζήτηση. Ιεραρχία Μνήμης Υπολογιστή. Εξωτερική Μνήμη. Εσωτερική Μνήμη. Κρυφή Μνήμη (Cache) Καταχωρητές (Registers) μεγαλύτερη ταχύτητα

Transcript:

Προβλήµατα ικανοποίησης περιορισµών Constraint Satisfaction Problems Πρόβληµα ικανοποίησης περιορισµών Μεταβλητές: X 1, X 2,, X n, Πεδία ορισµού: D 1, D 2, D n Περιορισµοί: C 1, C 2,, C m Ανάθεση τιµών: {X i = v i, X j = v j, } Μερική ή πλήρης Συνεπής ανάθεση Λύση Προαιρετικά: Μεγιστοποίηση αντικειµενικής συνάρτησης 5-2

Παράδειγµα (1/2) Γράφηµα περιορισµών 5-3 Παράδειγµα (2/2) Μεταβλητές: WA, NT, Q, NSW, V, SA, T Πεδία ορισµού: {κόκκινο, πράσινο, µπλε} για όλες τις µεταβλητές Περιορισµοί: Να µην έχουν οι γειτονικές περιοχές ίδιο χρώµα Εναλλακτικές αναπαραστάσεις: Απαρίθµηση επιτρεπτών συνδυασµών { (κόκκινο, πράσινο), (κόκκινο, µπλε), (πράσινο, κόκκινο), (πράσινο, µπλε), (µπλε, κόκκινο), (µπλε, πράσινο) } Ειδική σηµειογραφία WA NT 5-4

Χαρακτηριστικά Εναλλακτικές διατυπώσεις Αυξητική (αναζήτηση πρώτα κατά βάθος) Πλήρεις καταστάσεις (τοπική αναζήτηση) ιακριτές / Συνεχείς µεταβλητές Πεπερασµένα / άπειρα πεδία ορισµού Μοναδιαίοι, δυαδικοί Περιορισµοί προτίµησης Βελτιστοποίηση 5-5 Ανώτερης τάξης περιορισµοί Κρυπταριθµητικός γρίφος Alldiff(F, T, U, W, R, O) O + O = R + 10 X1 (βοηθητικές µεταβλητές) X1 + W + W = U + 10 X2 X2 + T + T = O + 10 X3 5-6

Αναζήτηση µε υπαναχώρηση στα προβλήµατα ικανοποίησης περιορισµών Αναζήτηση πρώτα κατά βάθος Αντιµεταθετικότητα Όλοι οι αλγόριθµοι αναζήτησης των προβληµάτων ικανοποίησης περιορισµών παράγουν διαδόχους εξετάζοντας τις δυνατές αναθέσεις τιµών για µία µόνο µεταβλητή σε κάθε κόµβο του δένδρου αναζήτησης. Επιλογή από τις επιτρεπτές τιµές, µε βάση τις τρέχουσες αναθέσεις. 5-8

Βελτιώσεις 1. Ποια είναι η επόµενη µεταβλητή στην οποία θα πρέπει να ανατεθεί τιµή και µε ποια σειρά θα πρέπει να δοκιµαστούν οι τιµές της; 2. Τι συνέπειες έχουν οι τρέχουσες αναθέσεις τιµών µεταβλητών για τις άλλες µεταβλητές στις οποίες δεν έχουν ανατεθεί τιµές; 3. Όταν µια διαδροµή αποτύχει δηλαδή, φτάσει σε µια κατάσταση στην οποία µια µεταβλητή δεν έχει νόµιµες τιµές µπορεί η αναζήτηση να αποφύγει να επαναλάβει αυτή την αποτυχία στις επόµενες διαδροµές; 5-9 Προτεραιότητα µεταβλητών και τιµών Επιλογή µεταβλητής: Η πιο περιορισµένη Ευρετικός µηχανισµός ελάχιστων αποµενουσών τιµών (minimum remaining values, MRV) Ευρετικός µηχανισµός βαθµού (degree heuristic) Επιλογή τιµής: Η λιγότερο περιοριστική Ευρετικός µηχανισµός της λιγότερο δεσµευτικής τιµής (leastconstraining value, LCV) 5-10

Πρώιµος έλεγχος (forward checking) Κάθε φορά που ανατίθεται τιµή σε µια µεταβλητή X, ελέγχουµε τις µεταβλητές που συνδέονται µε την Χ και αφαιρούµε τιµές από τα πεδία τους. WA NT Q NSW V SA T Αρχικά πεδία ορισµού Μετά από WA=κόκκινο R G B G B Μετά από Q=πράσινο R B G R B B Μετά από V=µπλε R B G R B 5-11 ιάδοση περιορισµών (constraint propagation) Αναδροµικήεπέκτασητουπρώιµου ελέγχου σε όλες τις µεταβλητές, για τις οποίες υπήρξε διαγραφή τιµής σε συνδεόµενη µε αυτές µεταβλητή. Συνέπεια τόξου (arc consistency): Εφαρµόζεται τόσο πριν από την έναρξη της αναζήτησης, όσο και µετά από κάθε ανάθεση τιµής. εν αποκαλύπτει όλες τις δυνατές ασυνέπειες. Ισχυρότεροι έλεγχοι: k-συνέπεια, υψηλό κόστος επιβολής. 5-12

Εφαρµογή: Χρωµατισµός χάρτη (1/4) Επιλέγουµε νααναθέσουµε τιµή στηνsa, ηοποίασυµµετέχει σε 5 περιορισµούς. Έστω SA=κόκκινο. Αυτό έχει ως αποτέλεσµα τα πεδία τιµών των υπολοίπων µεταβλητών να τροποποιηθούν ως εξής: SA=κόκκινο WA {πράσινο, µπλε} ΝΤ {πράσινο, µπλε} Q {πράσινο, µπλε} NSW {πράσινο, µπλε} V {πράσινο, µπλε} T {κόκκινο, πράσινο, µπλε} 5-13 Εφαρµογή: Χρωµατισµός χάρτη (2/4) Στη συνέχεια επιλέγουµε τηνnt, ηοποίασυµµετέχει σε τρεις περιορισµούς. Έστω NT=πράσινο. Αυτό έχει ως αποτέλεσµα τα πεδία των υπολοίπων µεταβλητών να τροποποιηθούν ως εξής: SA=κόκκινο WA = µπλε ΝΤ = πράσινο Q = µπλε NSW {πράσινο, µπλε} V {πράσινο, µπλε} T {κόκκινο, πράσινο, µπλε} 5-14

Εφαρµογή: Χρωµατισµός χάρτη (3/4) Το γεγονός ότι η µεταβλητή WA πήρε επαγωγικά την τιµή «µπλε» δεν επηρεάζει καµία άλλη µεταβλητή. Το γεγονός ότι η µεταβλητή Q πήρε επίσης την τιµή «µπλε» επηρεάζει τη µεταβλητή NSW, η οποία πλέον παίρνει την τιµή «πράσινο». Αυτό µε τη σειρά του επηρεάζει τη µεταβλητή V, η οποία τελικά παίρνει την τιµή «µπλε». Άρα, τα νέα πεδία τιµών των µεταβλητών διαµορφώνονται ως εξής: SA=κόκκινο WA = µπλε ΝΤ = πράσινο Q = µπλε NSW = πράσινο V = µπλε T {κόκκινο, πράσινο, µπλε} 5-15 Εφαρµογή: Χρωµατισµός χάρτη (4/4) Με δεδοµένο ότι η Τ δεν συµµετέχει σε κανέναν περιορισµό, µπορούµε γιατηµεταβλητή αυτή να επιλέξουµε τυχαίαµια τιµή από το πεδίο τιµών της. Έτσι λοιπόν µια δυνατή λύση είναι η εξής: SA = κόκκινο WA = µπλε ΝΤ = πράσινο Q = µπλε NSW = πράσινο V = µπλε T = κόκκινο 5-16

Ειδικοί περιορισµοί AllDiff: Καταµέτρηση του πλήθους των διαφορετικών τιµών των µεταβλητών. π.χ. ο περιορισµός AllDiff(NT, SA, Q) µετά την ανάθεση {WA=κόκκινο, NSW=κόκκινο} είναι ασυνεπής. Περιορισµοί πόρων π.χ. για atmost(10,a,b,c,d): αν κάθε µεταβλητή έχει πεδίο {3,4,5,6}, το πρόβληµα είναι ασυνεπές. αν κάθε µεταβλητή έχει πεδίο {2,3,4,5,6}, πρέπει να αφαιρεθεί η τιµή 6 από όλες τις µεταβλητές. ιάδοση φραγµάτων 5-17 Υπαναχώρηση µε άλµα (backjumping) Εναλλακτική µέθοδος του πρώιµου ελέγχου. Για κάθε µεταβλητή Υ διατηρούµε ένα σύνολο άλλων µεταβλητών στις οποίες ανατέθηκαν τιµές, και εξαιτίας των οποίων αφαιρέθηκαν τιµές από το πεδίο της Υ. Σύνολο συγκρούσεων (conflict set) Εάν το πεδίο της Υ αδειάσει, ο αλγόριθµος υπαναχωρεί στην πιο πρόσφατη µεταβλητή του συνόλου συγκρούσεων της Υ. Παράδειγµα: Έστω ότι έχουµε παραγάγει τη µερική ανάθεση τιµών {Q = κόκκινο, NSW = πράσινο, V = µπλε, T = κόκκινο} και πρέπει να επιλέξουµε τιµή για την SA. Το σύνολο συγκρούσεων της SA είναι το {Q, NSW, V}. 5-18

Τοπική αναζήτηση στα προβλήµατα ικανοποίησης περιορισµών Ελάχιστες συγκρούσεις (min conflicts) Ιδιαίτερα αποτελεσµατική µέθοδος (αν και όχι πλήρης). Κατάλληλη και για online προβλήµατα, όπου µικρές αλλαγές στο περιβάλλον οδηγούν σε νέες λύσεις µε µικρές διαφοροποιήσεις από τις προηγούµενες. 5-20

Ηδοµή τωνπροβληµάτων Μορφές προβληµάτων Ανεξάρτητα υποπροβλήµατα Η πολυπλοκότητα εξαρτάται εκθετικά από το µέγεθος των υποπροβληµάτων και όχι από το µέγεθος του αρχικού. Συνδεδεµένες συνιστώσες Ακυκλικά γραφήµατα περιορισµών Οποιοδήποτε πρόβληµα ικανοποίησης περιορισµών µε δοµή δένδρου µπορεί να επιλυθεί σε χρόνο γραµµικό ως προς τον αριθµό των µεταβλητών. 5-22

Επίλυση για δένδρα περιορισµών Επιλέγεται µια οποιαδήποτε µεταβλητή ως ρίζα του δένδρου, και οι µεταβλητές διατάσσονται από τη ρίζα προς τα φύλλα µε τέτοιον τρόπο ώστε ο γονέας κάθε κόµβου του δένδρου να προηγείται στη διάταξη. Ονοµάζονται οι µεταβλητές X 1,, X n µετησειρά. Κάθε µεταβλητή εκτός από τη ρίζα έχει ακριβώς µία µεταβλητή γονέα. Για τις τιµές j από το n µέχρι το 2, εφαρµόζεται έλεγχος συνέπειας τόξου στο τόξο (X i, X j ), όπου η X i είναι ο γονέας της X j, µε αφαίρεση τιµών από το πεδίο ορισµού Domain[X i ] όπου χρειάζεται. Για τις τιµές j από το 1 µέχρι το n, ανατίθεται στη X j οποιαδήποτε τιµή είναισυνεπήςµε τηντιµή που ανατέθηκε στη X i, όπου η X i είναι ο γονέας της X j. 5-23 Μετατροπή σε δένδρα µε αφαίρεση µεταβλητών (1/2) Επιλέγουµε ένα σύνολο µεταβλητών, που αν αφαιρεθούν, µετατρέπουν το γράφηµα περιορισµών σε δένδρο. Σύνολο αποκοπής κύκλων (cycle cutset) 5-24

Μετατροπή σε δένδρα µε αφαίρεση µεταβλητών (2/2) Έστω S το σύνολο αποκοπής κύκλων. Για κάθε δυνατή ανάθεση τιµών στις µεταβλητές του S που ικανοποιεί όλους τους περιορισµούς για το S, (α) αφαιρούνται από τα πεδία ορισµού των υπόλοιπων µεταβλητών οποιεσδήποτε τιµές είναι ασυνεπείς µε τηνανάθεσητιµών του S, και (β) αν το πρόβληµα ικανοποίησης περιορισµών που αποµένει έχει λύση, αυτή επιστρέφεται µαζί µε την ανάθεση τιµών του S. Η εύρεση του µικρότερου συνόλου αποκοπής κύκλων είναι NP-δύσκολη. εν είναι απαραίτητο να βρούµε το µικρότερο S. 5-25 Αποσύνθεση δένδρου (1/2) 5-26

Αποσύνθεση δένδρου (2/2) Κατασκευή αποσύνθεσης δένδρου: Κάθε µεταβλητή του αρχικού προβλήµατος εµφανίζεται σε τουλάχιστον ένα από τα υποπροβλήµατα. Αν δύο µεταβλητές συνδέονται µε έναν περιορισµό στο αρχικό πρόβληµα, πρέπει να βρίσκονται µαζί (και µαζί µε τον περιορισµό) σε τουλάχιστον ένα από τα υποπροβλήµατα. Αν µια µεταβλητή εµφανίζεται σε δύο υποπροβλήµατα στο δένδρο, πρέπει να εµφανίζεται και σε κάθε υποπρόβληµα κατά µήκος της διαδροµής που συνδέει αυτά τα υποπροβλήµατα. Εύρεση λύσης: Βρίσκονται όλες οι λύσεις για κάθε υποπρόβληµα. Τα υποπροβλήµατα θεωρούνται υπερ-µεταβλητές, µε πεδία ορισµού τις λύσεις τους και περιορισµό το ότι οι λύσεις γειτονικών υποπροβληµάτων πρέπει να συµφωνούν στις κοινές µεταβλητές. 5-27