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import random
import math
import sys
import time
PARADA = 10000
TAXA_PERTURBACAO = 0
MAX_TENTATIVAS = 10000
TEMPO_MAX = 10*60
num_vertices = 0
num_grupos = 0
vertices = []
arestas = dict()
inferiores = []
superiores = []
def formata_linha(linha):
return linha.replace(' \n','')
def processa_arquivo(arq_name):
with open(arq_name) as arq:
linhas = arq.readlines()
num_vertices, num_grupos = formata_linha(linhas[0]).split(' ')
num_vertices, num_grupos = int(num_vertices), int(num_grupos)
arestas = dict()
vertices = [0 for x in range(num_vertices)]
inferiores = [0 for x in range(num_grupos)]
superiores = [0 for x in range(num_grupos)]
limites = formata_linha(linhas[1]).split(' ')
vertices_lidos = formata_linha(linhas[2]).split(' ')
for i in range(num_grupos):
inferiores[i] = int(limites[2*i])
superiores[i] = int(limites[2*i+1])
for i in range(num_vertices):
if vertices_lidos[i].replace(' ','') != '':
vertices[i] = int(vertices_lidos[i])
for i in range(3, len(linhas)):
linha = linhas[i]
origem, destino, peso = formata_linha(linha).split(' ')
origem, destino, peso = int(origem), int(destino), float(peso)
arestas[origem, destino] = peso
return num_vertices, num_grupos, vertices, arestas, inferiores, superiores
def distruibuicao_inicial():
valido = False
tentativas = 0
while not valido:
tentativas += 1
grupos = [-1 for x in range(num_vertices)]
valores = [-1 for x in range(num_grupos)]
vertices_tentados = []
vertices_usados = []
distribuicao_invalida = False
for grupo in range(num_grupos):
valor_grupo = 0
while valor_grupo < inferiores[grupo] and not distribuicao_invalida:
vertice = random.randint(0, num_vertices-1)
while vertice in vertices_tentados:
vertice = random.randint(0, num_vertices-1)
if valor_grupo + vertices[vertice] <= superiores[grupo]:
valor_grupo += vertices[vertice]
vertices_usados.append(vertice)
grupos[vertice] = grupo
valores[grupo] = valor_grupo
vertices_tentados.append(vertice)
if len(vertices_tentados) == num_vertices and len(vertices_usados) != num_vertices:
distribuicao_invalida = True
if not distribuicao_invalida:
while len(vertices_tentados) < num_vertices:
grupo = random.randint(0, num_grupos-1)
while valores[grupo] == superiores[grupo]:
grupo = random.randint(0, num_grupos-1)
vertice = random.randint(0, num_vertices-1)
while vertice in vertices_tentados:
vertice = random.randint(0, num_vertices-1)
if valores[grupo] + vertices[vertice] <= superiores[grupo]:
grupos[vertice] = grupo
valores[grupo] += vertices[vertice]
vertices_usados.append(vertice)
vertices_tentados.append(vertice)
if len(vertices_usados) == num_vertices:
valido = True
elif tentativas == MAX_TENTATIVAS:
exit("Arquivo inicial inválido")
return grupos, valores, calculo_arestas_iniciais(grupos)
def calculo_arestas_iniciais(grupos):
pontuacoes = [0 for x in range(num_grupos)]
for origem in range(num_vertices):
for destino in range(origem+1, num_vertices):
if grupos[origem] == grupos[destino]:
pontuacoes[grupos[origem]] += arestas[(origem, destino)]
return pontuacoes
def avaliacao(pontuacoes):
pontuacao_total = 0
for grupo in range(num_grupos):
pontuacao_total += pontuacoes[grupo]
return pontuacao_total
def move_vertice(grupos, vertice, destino, pontuacoes):
origem = grupos[vertice]
novo_valor_origem = pontuacoes[origem]
novo_valor_destino = pontuacoes[destino]
for v in range(0, vertice):
aresta = arestas[v, vertice]
if grupos[v] == origem:
novo_valor_origem -= aresta
elif grupos[v] == destino:
novo_valor_destino += aresta
for v in range(vertice + 1, num_vertices):
aresta = arestas[vertice, v]
if grupos[v] == origem:
novo_valor_origem -= aresta
elif grupos[v] == destino:
novo_valor_destino += aresta
return novo_valor_origem, novo_valor_destino
def perturbacao(grupos, valores, pontuacoes):
num_perturbacoes = math.floor(float(TAXA_PERTURBACAO*num_vertices))
novos_grupos = []
novos_valores = []
novas_pontuacoes = []
for v in range(0, num_grupos):
novos_grupos.append(grupos[v])
novos_valores.append(valores[v])
novas_pontuacoes.append(pontuacoes[v])
for v in range(num_grupos, num_vertices):
novos_grupos.append(grupos[v])
for i in range(num_perturbacoes):
vertice = random.randint(0, num_vertices-1)
origem = novos_grupos[vertice]
destino = random.randint(0, num_grupos-1)
if destino == origem:
break
if not novos_valores[origem] - vertices[vertice] < inferiores[origem]:
if not novos_valores[destino] + vertices[vertice] > superiores[destino]:
pont_origem, pont_destino = move_vertice(novos_grupos, vertice, destino, novas_pontuacoes)
novos_valores[origem] -= vertices[vertice]
novos_valores[destino] += vertices[vertice]
novos_grupos[vertice] = destino
novas_pontuacoes[origem] = pont_origem
novas_pontuacoes[destino] = pont_destino
perturbacao_ok = True
return novos_grupos, novos_valores, novas_pontuacoes
def busca_local_aleatoria(grupos_otimos, valores_otimos, pontuacoes_otimas, otimo):
estagnado = 0
while estagnado < 150:
vertice = random.randint(0, num_vertices-1)
origem = grupos_otimos[vertice]
if not valores_otimos[origem] - vertices[vertice] < inferiores[origem]:
destino = random.randint(0, num_grupos-1)
if not valores_otimos[destino] + vertices[vertice] > superiores[destino]:
pont_origem, pont_destino = move_vertice(grupos_otimos, vertice, destino, pontuacoes_otimas)
pontuacao_total = otimo - pontuacoes_otimas[origem] + pont_origem - pontuacoes_otimas[destino] + pont_destino
if pontuacao_total > otimo:
otimo = pontuacao_total
grupos_otimos[vertice] = destino
valores_otimos[origem] -= vertices[vertice]
valores_otimos[destino] += vertices[vertice]
pontuacoes_otimas[origem] = pont_origem
pontuacoes_otimas[destino] = pont_destino
else:
estagnado += 1
return grupos_otimos, valores_otimos, pontuacoes_otimas, otimo
def busca_local_completa(grupos, novos_valores, pontuacoes, otimo):
estagnado = True
for vertice in range(num_vertices):
origem = grupos[vertice]
novo_valor_origem = novos_valores[origem] - vertices[vertice]
if not novo_valor_origem < inferiores[origem]:
for destino in range(0, origem):
novo_valor_destino = novos_valores[destino] + vertices[vertice]
if not novo_valor_destino > superiores[destino]:
pont_origem, pont_destino = move_vertice(grupos, vertice, destino, pontuacoes)
nova_pontuacao = otimo - pontuacoes[origem] + pont_origem - pontuacoes[destino] + pont_destino
if nova_pontuacao > otimo:
grupos[vertice] = destino
novos_valores[origem] = novo_valor_origem
novos_valores[destino] = novo_valor_destino
pontuacoes[origem] = pont_origem
pontuacoes[destino] = pont_destino
return not estagnado, grupos, novos_valores, pontuacoes, nova_pontuacao
for destino in range(origem+1, num_grupos):
novo_valor_destino = novos_valores[destino] + vertices[vertice]
if not novo_valor_destino > superiores[destino]:
pont_origem, pont_destino = move_vertice(grupos, vertice, destino, pontuacoes)
nova_pontuacao = otimo - pontuacoes[origem] + pont_origem - pontuacoes[destino] + pont_destino
if nova_pontuacao > otimo:
grupos[vertice] = destino
novos_valores[origem] = novo_valor_origem
novos_valores[destino] = novo_valor_destino
pontuacoes[origem] = pont_origem
pontuacoes[destino] = pont_destino
return not estagnado, grupos, novos_valores, pontuacoes, nova_pontuacao
final_completa = time.time()
return estagnado, grupos, novos_valores, pontuacoes, otimo
def busca_local_mista(grupos, valores, pontuacoes, pontuacao_otima):
estagnado = False
while not estagnado:
grupos, valores, pontuacoes, pontuacao_otima = busca_local_aleatoria(grupos, valores, pontuacoes, pontuacao_otima)
estagnado, grupos, valores, pontuacoes, pontuacao_otima = busca_local_completa(grupos, valores, pontuacoes, pontuacao_otima)
return grupos, valores, pontuacoes, pontuacao_otima
def configura_experimento(semente, taxa_perturbacao):
global TAXA_PERTURBACAO
random.seed(semente)
TAXA_PERTURBACAO = float(taxa_perturbacao)
def ILS(arquivo, taxa_perturbacao, semente):
global num_vertices, num_grupos, vertices, arestas, inferiores, superiores
configura_experimento(semente, taxa_perturbacao)
num_vertices, num_grupos, vertices, arestas, inferiores, superiores = processa_arquivo(arquivo)
grupos, valores, pontuacoes = distruibuicao_inicial()
pontuacao_otima = avaliacao(pontuacoes)
print("PONTUAÇÃO INICIAL: " + str(pontuacao_otima))
grupos_otimos, valores_otimos, pontuacoes_otimas, pontuacao_otima = busca_local_mista(grupos, valores, pontuacoes, pontuacao_otima)
iteracoes_sem_melhorar = 0
while iteracoes_sem_melhorar < PARADA:
if (time.time() - inicio) >= TEMPO_MAX:
break
iteracoes_sem_melhorar += 1
novos_grupos, novos_valores, novas_pontuacoes = perturbacao(grupos_otimos, valores_otimos, pontuacoes_otimas)
novos_grupos, novos_valores, novas_pontuacoes, nova_pontuacao = busca_local_mista(novos_grupos, novos_valores, novas_pontuacoes, avaliacao(novas_pontuacoes))
if nova_pontuacao > pontuacao_otima:
#print("Nova pontuacao: " + str(nova_pontuacao))
iteracoes_sem_melhorar = 0
pontuacao_otima = nova_pontuacao
grupos_otimos, valores_otimos, pontuacoes_otimas = novos_grupos, novos_valores, novas_pontuacoes
return grupos_otimos, valores_otimos, pontuacoes_otimas
def main():
grupos_otimos, valores_otimos, pontuacoes_otimas = ILS(sys.argv[1], sys.argv[2], sys.argv[3])
print(grupos_otimos)
print(avaliacao(pontuacoes_otimas))
print("Semente: " + str(sys.argv[3]))
final = time.time()
print("Tempo total: " + str(final - inicio))
inicio = time.time()
main()