izpis_h1_title_alt

Interaktivni prikaz delovanja omrežnega simpleksnega algoritma za problem razvoza : magistrsko delo
ID Kosmač, Maja (Avtor), ID Šparl, Primož (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu, ID Zapušek, Matej (Komentor)

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (3,35 MB)
MD5: 1CF79014B6FA79D4BB64E12C776BDBE2

Izvleček
Magistrsko delo sestoji iz teoretičnega raziskovalnega in praktičnega dela. V prvem delu obravnavamo dva zelo pomembna problema, ki se ukvarjata z optimizacijo pretokov v omrežjih. To sta problem najcenejšega pretoka in njegova posebna, malce poenostavljena oblika, imenovana problem razvoza. Pri slednjem imamo za določanje pretoka po povezavah med vozlišči eno omejitev manj, pri obeh pa strmimo k optimizaciji cene oziroma stroškov prenosa blaga med vozlišči po omrežju. Rešitev vsakega izmed obeh problemov lahko dobimo z uporabo omrežnega simpleksnega algoritma. Za namen razumevanja obeh omenjenih optimizacijskih problemov in delovanja samega algoritma se osredotočamo na matematične koncepte, kot so s-pretok, drevesna rešitev, dopusten in krepko dopusten par vpetega drevesa T in referenčnega vozlišča r, potencial in znižane cene. Navedemo in dokažemo nekatere trditve in izreke. Eden ključnih izrekov nam poda kriterij, kdaj je s-pretok, prirejen dopustnemu paru (T,r), optimalen. Ta rezultat izkorišča tudi omrežni simpleksni algoritem, čigar korake navajamo v tem delu. Nadalje natančno predstavimo posamezen korak algoritma in dokažemo, da algoritem res deluje pravilno. V ta namen se prepričamo, da po vsaki iteraciji algoritma dobimo nek s-pretok, da se po vsaki iteraciji cena s-pretoka zmanjša ali ne spremeni, da je po vsaki iteraciji novi par (T,r) spet krepko dopusten, da se algoritem vedno ustavi po končnem številu iteracij, ter da je s-pretok, prirejen zadnjemu vpetemu drevesu, res optimalna rešitev podanega problema razvoza. Praktični del magistrskega dela vključuje razvoj interaktivne aplikacije v okolju Unity. Aplikacija po korakih prikazuje delovanje omrežnega simpleksnega algoritma na poljubnem omrežju, ki ga vnese uporabnik, na koncu pa vrne optimalno rešitev problema razvoza. Za izdelavo aplikacije smo se odločili, ker je omrežni simpleksni algoritem precej kompleksen in posledično lahko povzroča težave pri razumevanju. V izdelano učno gradivo smo vključili ideje konstruktivistične teorije učenja ter omogočili, da je uporabnik v ta proces aktivno vključen, saj aplikacija na nekaterih korakih od njega zahteva, da izpolni določene naloge, povezane z izvajanjem algoritma. Z izdelavo takšne aplikacije skušamo prispevati k boljšemu razumevanju delovanja algoritma za reševanje problema razvoza, v prvi vrsti študentov 4. letnika Pedagoške fakultete Univerze v Ljubljani, prvostopenjskega študijskega programa Dvopredmetni učitelj, smer: matematika - računalništvo, ki omenjeno učno vsebino spoznajo pri predmetu Kombinatorična optimizacija. Obenem smo s tem izvajalcem tega predmeta omogočili uporabo učnega pripomočka, ki jim je lahko v pomoč pri predstavitvi te učne vsebine študentom. Aplikacija je brezplačno na voljo vsakemu, ki ga ta tematika zanima. V magistrskem delu predstavimo izvor ideje o ustvarjanju takšne aplikacije in njen namen. Predstavimo programsko okolje Unity in navedemo razloge, zakaj smo se odločili za izdelavo aplikacije ravno v tem okolju. Omogoča nam namreč dokaj enostavno realizacijo vizualnih in interakcijskih elementov v primerjavi z nekaterimi drugimi orodji. Korake v aplikaciji vizualiziramo tudi s pomočjo diagramov poteka in opišemo izgled uporabniškega vmesnika aplikacije. Nato podrobno predstavimo celotno implementacijo aplikacije tako z uporabniškega kot tudi s tehničnega oziroma programerskega vidika.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:Uporabniška programska oprema, Preoblikovanje programov, računalniško programiranje, Arhitektura računalniških omrežij, interaktivna aplikacija, problem razvoza, omrežni simpleksni algoritem, problem najcenejšega pretoka
Vrsta gradiva:Magistrsko delo/naloga
Tipologija:2.09 - Magistrsko delo
Organizacija:PEF - Pedagoška fakulteta
Kraj izida:Ljubljana
Založnik:M. Kosmač
Leto izida:2024
Št. strani:80 str.
PID:20.500.12556/RUL-159428 Povezava se odpre v novem oknu
UDK:004.7(043.2)
COBISS.SI-ID:201475331 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:10.07.2024
Število ogledov:293
Število prenosov:69
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:An interactive demonstration of the network simplex algorithm for the transshipment problem
Izvleček:
The Master's thesis consists of a theoretical research part and a practical part. In the first part, we address two very important problems that deal with the optimization of flows in networks. These are the minimum cost flow problem and its special, slightly simplified form, the so-called the transshipment problem. In the latter, we have one less constraint for determining the edge flow, while in both cases we aim to optimise the cost of transferring goods between nodes in the network. The solution for each of the two problems can be obtained using a network simplex algorithm. To understand these two optimization problems and how the algorithm itself works, we focus on mathematical concepts such as s-flow, spanning tree solution, feasible and strongly feasible pair of spanning tree T and root r, potential and reduced costs. We formulate and prove some propositions and theorems. One of the most important theorems provides a sufficient and necessary condition for when an s-flow associated with the spanning tree structure (T,r) is optimal. This result also plays a key part in the network simplex algorithm, the steps of which are given in this thesis. We then present each step of the algorithm in detail and prove that the algorithm works correctly. To this end, we ensure that we obtain an s-flow after each iteration of the algorithm, that after each iteration the price of the s-flow is reduced or unchanged, that after each iteration the new pair (T,r) is strongly feasible, that the algorithm always stops after a finite number of iterations, and that the s-flow associated with the last spanning tree structure (T,r) is indeed the optimal solution of the given transshipment problem. The practical part of the Master's thesis comprises the development of an interactive application in the Unity environment. The application demonstrates each step of the network simplex algorithm and works with any network entered by the user and at the end provides an optimal solution for the transshipment problem. We decided to develop the application because the network simplex algorithm is quite complex and can therefore be difficult to understand. We incorporated the ideas of constructivist learning theory into the learning material we created, and gave the user the opportunity to actively engage in the process, as the application requires the user to complete certain tasks related to the execution of the algorithm in certain steps. By creating such an application, we would like to contribute to a better understanding of this algorithm for solving the transshipment problem, primarily for the students of the 4th year of the Faculty of Education, University of Ljubljana, first-cycle study programme Two-subject Teacher, major: Mathematics - Computer Science. They learn the above-mentioned subject content in the course Combinatorial Optimization. At the same time, we have provided the teachers of this course with a teaching tool that can help them in presenting this subject to their students. The application is available free of charge to anyone interested in this topic. In this master’s thesis, we present the origin of the idea of creating such an app and its purpose. We introduce the Unity programming environment and explain why we decided to create the application in this environment. It allows us to realise visual and interactive elements quite easily compared to some other tools. We also visualise the steps in the application using flowcharts and describe the appearance of the application's user interface. We then present the overall implementation of the application in detail both from the user’s point of view and from a technical or programming point of view.

Ključne besede:interactive application, transshipment problem, network simplex algorithm, minimum cost flow problem

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj