Дипломная работа: Блочно-симметричные модели и методы проектирования систем обработки данных
Математическая постановка
– критериальной задачи
предпологает, что задано множество допустимых решений , на котором определена
векторная целевая функция (ВЦФ) [98,99].
,(1.2.4)
Причем критерии ВЦФ
считаем минимизируемыми:
Fv(x)→min, v=1,2,…,N.(1.2.5)
Элемент называется
Парето-оптимальным, если не существует такого допустимого решения , что выполняются неравенства
, v=1, 2,…, N,
среди которых хотя бы одно является строгим.
Через обозначаем паретовское
множество (ПМ), состоящее из всех Парето-оптимальных элементов рассматриваемой
задачи с ВЦФ (1) на множестве . Эта
задача называется дискретной, если мощность множества
ее допустимых решений конечна.
Первоначальная
формулировка проблемы многокритериальной (векторной) оптимизации восходит к [98,
99] и состоит в нахождении одного или всех элементов ПМ . Заметим, что в
однокритериальном случае () ПМ представляет собой
множество всех оптимумов данной оптимизационной задачи. Для последней, однако,
более естественной является проблема нахождения какого-либо («первого
попавшегося») оптимума. Как обобщение этой проблемы для многокритериального
случая в настоящей работе в качестве основной рассматриваем проблему нахождения
полного множества альтернатив (ПМА). Подмножество назовем
ПМА, если оно удовлетворяет двум условиям: его мощность минимально и выполняется , где , где
.
Множество и будем называть множествами
альтернатив (МА). В литературе наряду с МА изучается и другие подмножество
паретовского множества.
В системном
моделировании, в частности, в теорий выбора и принятия решений наиболее
распространенными способами нахождения МА являются следующие.
1.
Построение
(определение) детерминированного формального механизма, позволяющего
генерировать альтернативы с помощью параметров алгоритма или с помощью параметров
формулы . [100-103]
2.
Представление МА
в неявном виде с помощью системы соотношений (ограничений ). [104-105]
3.
Перечисление всех
элементов МА, т.е. представление каждого элемента МА в явном виде. [108, 109]
В работе [121], именно в
контексте алгоритмической проблемы, относящейся к последнему из указанных выше
трех способов, осуществляется обоснование оценок мощности МА для таких
многокритериальных дискретных задач, как задачи о совершенных паросочетаниях, о
коммивояжере, о цепях между парой вершин и другие при этом нахождение МА
понимается как перечисления с предъявлением всех его элементов [110, 100]. При
определенных условиях нижние оценки мощности ПМ и ПМА перечисленных задач
оказывается экспоненциальным. Последнее означает, что для рассматриваемых задач
проблема нахождения МА является труднорешаемой [110,111]. Или (в терминологии [112,113])
она имеет экспоненциальную вычислительную сложность.
Следуя, [112],
рассматриваемую - критериальную
задачу назовем индивидуальной, если все ее параметры имеют фиксированные
значения. Говорим о массовой -
критериальной задаче или, коротко, о задаче, если для некоторых параметров
заданы не фиксированные значения, а диапазоны их изменения.
Анализируя приложения той
или другой задачи, нетрудно убедиться, что состав критериев ВЦФ обычно
меняется. Например, в системах автоматизированного проектирования электронной
техники [114-118] возникает многокритериальные задачи на графах, в которых
остовное дерево (связывающая сеть) может оценивается такими критериями, как
вес, «узкое место» (минимаксный критерий), степень, диаметр и т.д. [119,120].
При этом по мере необходимости эти критерии входят в состав ВЦФ в разнообразных
комбинациях, порождая различные варианты задач об остовных деревьях. Общим у
этих задач является лишь множество допустимых решений , каждый элемент которого является связным
остовным подграфом данного графа.
Используя понятие
«задача» как переменное, употребляем для ее обозначения символ [120]. Конкретизируя
рассматриваемую задачу, т.е. определяя для нее множество допустимых решений , присваиваем ей
общепринятое наименование и собственное, отличающее её от других задач,
обозначение .
Перечислим
рассматриваемые здесь дискретные многокритериальные задачи:
1. - задача о совершенных
паросочетаниях, в которой -
совершенное паросочетание графа с
четным числом вершин ;
2. - задача об остовных деревьях, - остовное дерево связного
-вершинного графа;
3. - задача о цепях, - простая цепь между
выделенной парой вершин графа ;
4. - задача о коммивояжере, - гамильтонов цикл в -вершинном графе;
5. - задача о покрытии -вершинного графа цепями, - остовной подграф,
компонентами связности которого являются простые цепи, причем покрытие может представлять собой
либо совершенное паросочетание, либо трисочетание, либо состоять из 2- и
3-вершинных цепей.
6. - задача о назначениях, т.е. задача
о совершенных паросочетаниях на двудольном графе ,
, - совершенное
паросочетание на .
Таким образом, решение
многокритериальных задач ДП весьма сложно в вычислительном отношении, о чем
свидетельствует результаты исследований.
По мере развития моделей
и методов дискретного программирования, постановки новых задач и других
приложений появляется необходимость разработки новых подходов моделей и методов
решения задач.
1.3
Постановка задачи исследования
Проектирование систем
обработки данных многоэтапный и длительный процесс в зависимости от сложности
проектируемой информационной системы.
В настоящее время в процессе
проектирования СОД широко используются системы управления базами данных (СУБД),
система автоматизации процесса проектирования программного и информационного обеспечения
и множество других вспомогательных инструментальных средств. Вместе с тем процесс проектирования систем обработки
данных остается творческим процессом, зависящим от опыта знаний и способностей
разработчиков. При этом наиболее сложным и длительным является разработка
прикладного программного и информационного обеспечения систем обработки данных.
Как показал анализ известных
исследований наиболее эффективным подходом является разработка формализованных
моделей и методов проектирования модульных систем, обеспечивающее качественную
и ускоренную разработку таких систем. Принцип модульности предполагает
декомпозицию сложных
систем на отдельные части (модули) на основе заданных критериев эффективности.
В данной работе
необходимо разработать формализованные модели, методы, алгоритмы и программные средства
проектирования модульных систем обработки данных на основе новых подходов.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 |