def obtem_ambiente(caminho):
tempo = RegistroTempo('Ler csv ambiente')
arquivo = open(caminho, "r")
matriz = list(csv.reader(arquivo))
arquivo.close()
tempo.exibe() if EXIBE_TEMPO else None
return Ambiente(int(matriz[1][0]), int(matriz[1][1]))
def constroi(self, aleatoriedade) -> Solucao:
self._limpa_construcao()
self._exibe_iteracao()
for iteracao in range(self.quantidade_anuncios):
tempo_iteracao = RegistroTempo()
self._atualiza_limite_inferior_atual(aleatoriedade)
indice_selecionado = self._obtem_candidato()
self._insere_first_fit(indice_selecionado)
self._exibe_iteracao(iteracao, indice_selecionado)
self._lista_anuncio_disponivel.remove(indice_selecionado)
self._lista_tempo_iteracao[iteracao] = tempo_iteracao.finaliza()
self._exibe_dados_tempo()
return self.solucao
def obtem_matriz_anuncio(caminho):
tempo = RegistroTempo('Ler csv anuncios')
arquivo = open(caminho, "r")
arquivo_csv = csv.reader(arquivo)
matriz = [obtem_anuncio(linha) for linha in arquivo_csv if linha]
arquivo.close()
tempo.exibe() if EXIBE_TEMPO else None
return matriz
def _limpa_construcao(self):
self._tempo_construcao = RegistroTempo('Construção')
tempo = RegistroTempo('Limpar solução anterior')
self.solucao = Solucao(self.ambiente, self.matriz_conflito,
self.matriz_anuncio)
self._lista_anuncio_disponivel = list(range(self.quantidade_anuncios))
self._limpa_lista_tempo()
self._limpa_dados_atuais()
def obtem_matriz_conflito(caminho):
tempo = RegistroTempo('Ler csv conflitos')
arquivo = open(caminho, "r")
arquivo_csv = csv.reader(arquivo)
matriz_conflito = []
for linha in arquivo_csv:
linha = [True if x == '1' else False for x in linha]
matriz_conflito.append(linha)
arquivo.close()
tempo.exibe(1) if EXIBE_TEMPO else None
return matriz_conflito
def _obtem_candidato(self):
tempo_candidatos = RegistroTempo()
if self._lista_indice_anuncio_candidato_atual == None:
self._atualiza_lista_indice_anuncio_candidato()
indice_selecionado = self._escolhe_candidato()
self._tempo_total_candidato = self._tempo_total_candidato + tempo_candidatos.finaliza(
)
return indice_selecionado
def valida_entrada(ambiente, matriz_anuncio, matriz_conflito):
if ATIVA_VALIDACAO:
tempo = RegistroTempo('Validar entrada')
valida_ambiente(ambiente)
valida_anuncio(matriz_anuncio)
valida_conflito(matriz_conflito)
if len(matriz_anuncio) != len(matriz_conflito):
raise Exception(
"Tabela de conflitos está com índices diferentes dos anúncios")
tempo.exibe(1)
def _atualiza_limite_inferior_atual(self, aleatoriedade):
tempo_limites = RegistroTempo()
if self._maior_ganho_atual == None or self._menor_ganho_atual == None or self._limite_inferior_atual == None:
self._atualiza_menor_e_maior_ganhos_disponiveis_atuais()
self._limite_inferior_atual = self._maior_ganho_atual - aleatoriedade * (
self._maior_ganho_atual - self._menor_ganho_atual)
self._lista_indice_anuncio_candidato_atual = None
self._tempo_total_limites = self._tempo_total_limites + tempo_limites.finaliza(
)
def exibe_tempo(self):
if EXIBE_TEMPO:
print('Quantidade de anúncios:', len(self.matriz_anuncio))
if EXIBE_TEMPO_DETALHE:
print()
RegistroTempo.exibe_soma(self.lista_tempo_construcao,
'Total Construção')
self.tempo_leitura.exibe(ignora_inativacao=1)
self.tempo_solucao.exibe(ignora_inativacao=1,
nova_linha=(not EXIBE_SOLUCAO))
if EXIBE_SOLUCAO:
self.tempo_exibicao.exibe(nova_linha=1, ignora_inativacao=1)
self.tempo_total.exibe(nova_linha=1, ignora_inativacao=1)
def exibe_tempo(self):
if EXIBE_TEMPO:
print('Entrei em cada vizinhança:')
print('Adiciona:', len(self._lista_tempo_adiciona), 'vezes')
print('Substitui:', len(self._lista_tempo_substitui), 'vezes')
print('Move:', len(self._lista_tempo_move), 'vezes')
print('Remaneja:', len(self._lista_tempo_remaneja), 'vezes\n')
RegistroTempo.exibe_soma(self._lista_tempo_adiciona, 'Total adiciona')
RegistroTempo.exibe_soma(self._lista_tempo_substitui, 'Total substitui')
RegistroTempo.exibe_soma(self._lista_tempo_move, 'Total move')
RegistroTempo.exibe_soma(self._lista_tempo_remaneja, 'Total remaneja', nova_linha=True)
def _atualiza_lista_indice_anuncio_candidato(self):
tempo = RegistroTempo('Obter candidatos')
lista_indice = []
tamanho_lista = 0
for i in self._lista_anuncio_disponivel:
anuncio = self.matriz_anuncio[i]
if anuncio[GANHO] >= self._limite_inferior_atual:
lista_indice.append(i)
tamanho_lista = tamanho_lista + 1
self._lista_indice_anuncio_candidato_atual = lista_indice
self._tamanho_lista_indice_anuncio_candidato_atual = tamanho_lista
def _insere_first_fit(self, indice_candidato):
tempo = RegistroTempo('First Fit')
candidato = self.matriz_anuncio[indice_candidato]
frequencia_anuncio = candidato[FREQUENCIA]
lista_indice_quadro_selecionado = []
contagem_quadros = 0
for indice_quadro in self.solucao.lista_quadro_disponivel:
if self.solucao.copia_pode_ser_inserida(indice_candidato,
indice_quadro):
lista_indice_quadro_selecionado.append(indice_quadro)
contagem_quadros = contagem_quadros + 1
if contagem_quadros == frequencia_anuncio:
self.solucao.insere(lista_indice_quadro_selecionado,
indice_candidato)
break
self._tempo_total_first_fit = self._tempo_total_first_fit + tempo.finaliza(
)
def soluciona(self):
self.inicializa_tempo()
self.limpa_solucao()
print('\n0%')
for iteracao in range(self.quantidade_iteracoes):
tempo_construcao = RegistroTempo()
solucao_construida = self.construtor.constroi(self.alpha)
self.lista_tempo_construcao.append(tempo_construcao.finaliza())
solucao_atual = solucao_construida
if solucao_atual.espaco_total_ocupado > self.solucao.espaco_total_ocupado:
self.solucao = solucao_atual
self.melhor_iteracao = iteracao
if self.solucao.eh_otimo():
self.registra_iteracao(iteracao, solucao_construida,
solucao_atual)
break
self.registra_iteracao(iteracao, solucao_construida, solucao_atual)
if EXIBE_SOLUCAO_DETALHE:
print(f'\n{iteracao + 1}', '- solução:')
print(solucao_atual.metricas())
print('===================\n')
print(np.round(100 * (iteracao + 1) / self.quantidade_iteracoes),
'%')
self.tempo_solucao.finaliza()
self.exibe_solucao()
self.exibe_tempo()
return self.solucao
def _atualiza_menor_e_maior_ganhos_disponiveis_atuais(self):
tempo = RegistroTempo('Obter limites de ganho')
menor_ganho = self.matriz_anuncio[
self._lista_anuncio_disponivel[0]][GANHO]
maior_ganho = self.matriz_anuncio[
self._lista_anuncio_disponivel[0]][GANHO]
for i in self._lista_anuncio_disponivel[1:]:
ganho = self.matriz_anuncio[i][GANHO]
if ganho < menor_ganho:
menor_ganho = ganho
elif ganho > maior_ganho:
maior_ganho = ganho
self._menor_ganho_atual = menor_ganho
self._maior_ganho_atual = maior_ganho
def __init__(self, caminho_instancia, ignora_conflitos=False):
self.tempo_leitura = RegistroTempo('Tempo para ler entrada')
self.tempo_solucao = RegistroTempo('Tempo para encontrar a solução',
inicializa_agora=False)
self.tempo_exibicao = RegistroTempo('Tempo para exibir a solução',
inicializa_agora=False)
self.tempo_total = RegistroTempo('Tempo total de execução')
self.matriz_anuncio, self.ambiente, self.matriz_conflito = obtem_instancia(
caminho_instancia)
if ignora_conflitos:
self.esvazia_conflito()
self.tempo_leitura.finaliza()
self.construtor = Construcao(self.matriz_anuncio, self.matriz_conflito,
self.ambiente)
print(f'\n{caminho_instancia}')
self.exibe_instancia()
class Guloso:
quantidade_iteracoes = 1
alpha = 0
matriz_anuncio = None
matriz_conflito = None
ambiente = None
tempo_total = None
tempo_leitura = None
tempo_solucao = None
tempo_exibicao = None
lista_tempo_construcao = None
melhor_iteracao = None
lista_iteracao = None
construtor = None
solucao: Solucao = None
def __init__(self, caminho_instancia, ignora_conflitos=False):
self.tempo_leitura = RegistroTempo('Tempo para ler entrada')
self.tempo_solucao = RegistroTempo('Tempo para encontrar a solução',
inicializa_agora=False)
self.tempo_exibicao = RegistroTempo('Tempo para exibir a solução',
inicializa_agora=False)
self.tempo_total = RegistroTempo('Tempo total de execução')
self.matriz_anuncio, self.ambiente, self.matriz_conflito = obtem_instancia(
caminho_instancia)
if ignora_conflitos:
self.esvazia_conflito()
self.tempo_leitura.finaliza()
self.construtor = Construcao(self.matriz_anuncio, self.matriz_conflito,
self.ambiente)
print(f'\n{caminho_instancia}')
self.exibe_instancia()
def esvazia_conflito(self):
for linha in self.matriz_conflito:
for i in range(len(linha)):
linha[i] = False
def limpa_solucao(self):
self.solucao = Solucao(self.ambiente, self.matriz_conflito,
self.matriz_anuncio)
self.lista_iteracao = []
def soluciona(self):
self.inicializa_tempo()
self.limpa_solucao()
print('\n0%')
for iteracao in range(self.quantidade_iteracoes):
tempo_construcao = RegistroTempo()
solucao_construida = self.construtor.constroi(self.alpha)
self.lista_tempo_construcao.append(tempo_construcao.finaliza())
solucao_atual = solucao_construida
if solucao_atual.espaco_total_ocupado > self.solucao.espaco_total_ocupado:
self.solucao = solucao_atual
self.melhor_iteracao = iteracao
if self.solucao.eh_otimo():
self.registra_iteracao(iteracao, solucao_construida,
solucao_atual)
break
self.registra_iteracao(iteracao, solucao_construida, solucao_atual)
if EXIBE_SOLUCAO_DETALHE:
print(f'\n{iteracao + 1}', '- solução:')
print(solucao_atual.metricas())
print('===================\n')
print(np.round(100 * (iteracao + 1) / self.quantidade_iteracoes),
'%')
self.tempo_solucao.finaliza()
self.exibe_solucao()
self.exibe_tempo()
return self.solucao
def inicializa_tempo(self):
self.tempo_solucao.inicializa()
self.lista_tempo_construcao = []
def registra_iteracao(self, iteracao, solucao_construcao: Solucao,
solucao_busca_local: Solucao):
linha_iteracao = [
iteracao, solucao_construcao.espaco_total_ocupado,
solucao_busca_local.espaco_total_ocupado,
self.solucao.espaco_total_ocupado
]
self.lista_iteracao.append(linha_iteracao)
def exibe_tempo(self):
if EXIBE_TEMPO:
print('Quantidade de anúncios:', len(self.matriz_anuncio))
if EXIBE_TEMPO_DETALHE:
print()
RegistroTempo.exibe_soma(self.lista_tempo_construcao,
'Total Construção')
self.tempo_leitura.exibe(ignora_inativacao=1)
self.tempo_solucao.exibe(ignora_inativacao=1,
nova_linha=(not EXIBE_SOLUCAO))
if EXIBE_SOLUCAO:
self.tempo_exibicao.exibe(nova_linha=1, ignora_inativacao=1)
self.tempo_total.exibe(nova_linha=1, ignora_inativacao=1)
def exibe_solucao(self):
self.tempo_exibicao.inicializa()
if EXIBE_SOLUCAO:
print(f'\nSolução construída:\n{self.solucao}')
if EXIBE_APROVEITAMENTO:
print(self.solucao.avaliacao())
self.tempo_exibicao.finaliza()
def exibe_instancia(self):
if EXIBE_INSTANCIA:
print('Tamanho do quadro L:', self.ambiente.tamanho_quadro)
print('Quantidade de quadros B:', self.ambiente.quantidade_quadros,
'\n')
print('Anúncios A_i:\n', np.array(self.matriz_anuncio), '\n')
print('Conflitos C_ij:')
n = len(self.matriz_conflito)
for i in range(6 if n > 6 else n):
print('', self.matriz_conflito[i])
if n > 6:
print(' ...')
print()
def salva_solucao(self, local):
arquivo = open(local, 'w+')
arquivo_csv = csv.writer(arquivo)
for quadro in self.solucao.matriz_solucao:
arquivo_csv.writerow(quadro)
arquivo.close()
def salva_lista_iteracao(self, local):
arquivo = open(local, 'w+')
arquivo_csv = csv.writer(arquivo)
for iteracao in self.lista_iteracao:
arquivo_csv.writerow(iteracao)
arquivo.close()
def _obtem_melhor_vizinho(self, solucao: Solucao) -> Solucao:
tempo = RegistroTempo()
solucao_adiciona = self._melhor_vizinho_adiciona(solucao)
self._lista_tempo_adiciona.append(tempo.finaliza())
if solucao_adiciona != None:
# print('Adicionou\n')
return solucao_adiciona
# print('Não adicionou\n')
tempo = RegistroTempo()
solucao_substitui = self._melhor_vizinho_substitui(solucao)
self._lista_tempo_substitui.append(tempo.finaliza())
if solucao_substitui != None:
# print('Substituiu\n')
return solucao_substitui
# print('Não substituiu\n')
tempo = RegistroTempo()
solucao_move = self._melhor_vizinho_move(solucao)
self._lista_tempo_move.append(tempo.finaliza())
if solucao_move != None:
# print('Moveu\n')
return solucao_move
# print('Não moveu\n')
tempo = RegistroTempo()
solucao_remaneja = self._melhor_vizinho_remaneja(solucao)
self._lista_tempo_remaneja.append(tempo.finaliza())
if solucao_remaneja != None:
# print('Remanejou\n')
return solucao_remaneja
# print('Não remanejou\n')
return None
class Construcao:
def __init__(self, matriz_anuncio, matriz_conflito, ambiente):
self.matriz_anuncio = matriz_anuncio
self.matriz_conflito = matriz_conflito
self.ambiente: Ambiente = ambiente
self.solucao = None
self.quantidade_anuncios = len(matriz_anuncio)
self._lista_anuncio_disponivel = None
self._tempo_construcao = None
self._lista_tempo_iteracao = None
self._tempo_total_limites = None
self._tempo_total_candidato = None
self._tempo_total_first_fit = None
self._limite_inferior_atual = None
self._menor_ganho_atual = None
self._maior_ganho_atual = None
self._lista_indice_anuncio_candidato_atual = None
self._tamanho_lista_indice_anuncio_candidato_atual = None
def _limpa_construcao(self):
self._tempo_construcao = RegistroTempo('Construção')
tempo = RegistroTempo('Limpar solução anterior')
self.solucao = Solucao(self.ambiente, self.matriz_conflito,
self.matriz_anuncio)
self._lista_anuncio_disponivel = list(range(self.quantidade_anuncios))
self._limpa_lista_tempo()
self._limpa_dados_atuais()
# tempo.exibe(1)
def _limpa_dados_atuais(self):
self._limite_inferior_atual = None
self._menor_ganho_atual = None
self._maior_ganho_atual = None
self._lista_indice_anuncio_candidato_atual = None
self._tamanho_lista_indice_anuncio_candidato_atual = None
def _limpa_lista_tempo(self):
self._lista_tempo_iteracao = [0] * self.quantidade_anuncios
self._tempo_total_limites = 0
self._tempo_total_candidato = 0
self._tempo_total_first_fit = 0
def constroi(self, aleatoriedade) -> Solucao:
self._limpa_construcao()
self._exibe_iteracao()
for iteracao in range(self.quantidade_anuncios):
tempo_iteracao = RegistroTempo()
self._atualiza_limite_inferior_atual(aleatoriedade)
indice_selecionado = self._obtem_candidato()
self._insere_first_fit(indice_selecionado)
self._exibe_iteracao(iteracao, indice_selecionado)
self._lista_anuncio_disponivel.remove(indice_selecionado)
self._lista_tempo_iteracao[iteracao] = tempo_iteracao.finaliza()
self._exibe_dados_tempo()
return self.solucao
def _obtem_candidato(self):
tempo_candidatos = RegistroTempo()
if self._lista_indice_anuncio_candidato_atual == None:
self._atualiza_lista_indice_anuncio_candidato()
indice_selecionado = self._escolhe_candidato()
self._tempo_total_candidato = self._tempo_total_candidato + tempo_candidatos.finaliza(
)
return indice_selecionado
def _atualiza_limite_inferior_atual(self, aleatoriedade):
tempo_limites = RegistroTempo()
if self._maior_ganho_atual == None or self._menor_ganho_atual == None or self._limite_inferior_atual == None:
self._atualiza_menor_e_maior_ganhos_disponiveis_atuais()
self._limite_inferior_atual = self._maior_ganho_atual - aleatoriedade * (
self._maior_ganho_atual - self._menor_ganho_atual)
self._lista_indice_anuncio_candidato_atual = None
self._tempo_total_limites = self._tempo_total_limites + tempo_limites.finaliza(
)
def _exibe_dados_tempo(self):
if EXIBE_TEMPO:
print(f'\nQuantidade de iterações: {self.quantidade_anuncios}\n')
print(
f'Média por iteração: {round(np.average(self._lista_tempo_iteracao) * 100, 1)} ms'
)
print(
f'Iteração mais rápida: {round(np.min(self._lista_tempo_iteracao) * 100, 1)} ms'
)
print(
f'Iteração mais lenta: {round(np.max(self._lista_tempo_iteracao) * 100, 1)} ms\n'
)
print(
f'Tempo total limites: {round(self._tempo_total_limites, 2)} s'
)
print(
f'Tempo total candidatos: {round(self._tempo_total_candidato, 2)} s'
)
print(
f'Tempo total first fit: {round(self._tempo_total_first_fit, 2)} s\n'
)
self._tempo_construcao.exibe(1)
def _atualiza_menor_e_maior_ganhos_disponiveis_atuais(self):
tempo = RegistroTempo('Obter limites de ganho')
menor_ganho = self.matriz_anuncio[
self._lista_anuncio_disponivel[0]][GANHO]
maior_ganho = self.matriz_anuncio[
self._lista_anuncio_disponivel[0]][GANHO]
for i in self._lista_anuncio_disponivel[1:]:
ganho = self.matriz_anuncio[i][GANHO]
if ganho < menor_ganho:
menor_ganho = ganho
elif ganho > maior_ganho:
maior_ganho = ganho
self._menor_ganho_atual = menor_ganho
self._maior_ganho_atual = maior_ganho
# tempo.exibe()
def _atualiza_lista_indice_anuncio_candidato(self):
tempo = RegistroTempo('Obter candidatos')
lista_indice = []
tamanho_lista = 0
for i in self._lista_anuncio_disponivel:
anuncio = self.matriz_anuncio[i]
if anuncio[GANHO] >= self._limite_inferior_atual:
lista_indice.append(i)
tamanho_lista = tamanho_lista + 1
self._lista_indice_anuncio_candidato_atual = lista_indice
self._tamanho_lista_indice_anuncio_candidato_atual = tamanho_lista
# tempo.exibe(1)
def _escolhe_candidato(self):
indice_sorteado = rd.randint(
0, self._tamanho_lista_indice_anuncio_candidato_atual - 1)
indice_candidato = self._lista_indice_anuncio_candidato_atual.pop(
indice_sorteado)
tamanho_candidato = self.matriz_anuncio[indice_candidato][GANHO]
if tamanho_candidato == self._maior_ganho_atual:
self._maior_ganho_atual = None
if tamanho_candidato == self._menor_ganho_atual:
self._menor_ganho_atual = None
self._tamanho_lista_indice_anuncio_candidato_atual = self._tamanho_lista_indice_anuncio_candidato_atual - 1
return indice_candidato
def _insere_first_fit(self, indice_candidato):
tempo = RegistroTempo('First Fit')
candidato = self.matriz_anuncio[indice_candidato]
frequencia_anuncio = candidato[FREQUENCIA]
lista_indice_quadro_selecionado = []
contagem_quadros = 0
for indice_quadro in self.solucao.lista_quadro_disponivel:
if self.solucao.copia_pode_ser_inserida(indice_candidato,
indice_quadro):
lista_indice_quadro_selecionado.append(indice_quadro)
contagem_quadros = contagem_quadros + 1
if contagem_quadros == frequencia_anuncio:
self.solucao.insere(lista_indice_quadro_selecionado,
indice_candidato)
break
self._tempo_total_first_fit = self._tempo_total_first_fit + tempo.finaliza(
)
# tempo.exibe(1)
def _exibe_iteracao(self, iteracao=None, candidato_selecionado=None):
if EXIBE_ITERACAO:
if iteracao != None:
print(f'\nIteração {iteracao + 1}:')
df_anuncio = DataFrame(self.matriz_anuncio,
columns=['Tamanho', 'Frequencia', 'Ganho'])
print('\nAnúncios disponíveis C:')
print(df_anuncio.filter(self._lista_anuncio_disponivel, axis=0))
if self._limite_inferior_atual != None:
print(f'\nLimite inferior: {self._limite_inferior_atual}')
if self._lista_indice_anuncio_candidato_atual != None:
print(f'\nCandidatos RC:')
print(
df_anuncio.filter(
self._lista_indice_anuncio_candidato_atual, axis=0))
if candidato_selecionado != None:
print('\nCandidato selecionado A_j:')
print(df_anuncio.filter([candidato_selecionado], axis=0))
print('\nSolução parcial S:')
print(
DataFrame(self.solucao.matriz_solucao,
columns=['Espaço ocupado', 'Anúncios inseridos']))
print('\n==================================\n')