Solving the Weighted Constraint Satisfaction Problems Via the Neural Network Approach

A wide variety of real world optimization problems can be modelled as Weighted Constraint Satisfaction Problems (WCSPs). In this paper, we model this problem in terms of in original 0-1 quadratic programming subject to leaner constraints. View it performance, we use the continuous Hopfield network to solve the obtained model basing on original energy function. To validate our model, we solve several instance of benchmarking WCSP. In this regard, our approach recognizes the optimal solution of the said instances

Efficient local search for Pseudo Boolean Optimization

Algorithms and the Foundations of Software technolog

Integration of CSP techniques to solve WCSP

Cette thèse se situe dans le contexte de la programmation par contraintes (CP). Plus précisément, nous nous sommes intéressés au problème de satisfaction de contraintes pondérées (WCSP). De nombreuses approches ont été proposées pour traiter ce problème d’optimisation. Les méthodes les plus efficaces utilisent des cohérences locales souples sophistiquées comme par exemple la cohérence d’arc directionnelle complète FDAC∗, la cohérence d’arc directionnelle existentielle EDAC∗, etc. Établies grâce à des opérations de transferts de coût préservant l’équivalence des réseaux, l’utilisation de ces cohérences permet généralement d’accélérer la résolution en réduisant l’espace de recherche via la suppression de valeurs et le calcul de bornes inférieures utiles en pratique. Cependant, l’utilisation de ces méthodes pose un problème lorsque l’arité des contraintes augmente de manière significative. L’efficacité des techniques du cadre du problème de satisfaction de contraintes (CSP) étant avérée, nous pensons que l’intégration de techniques CSP peut être très utile à la résolution d’instances WCSP. Dans cette thèse, nous proposons tout d’abord un algorithme de filtrage établissant la cohérence d’arc souple généralisée GAC∗ sur des contraintes tables souples de grande arité. Cette approche combine la technique de réduction tabulaire simple (STR), issue du cadre CSP, et le principe de transfert de coûts. Notre approche qui est polynomiale calcule efficacement pour chaque valeur les coûts minimaux dans les tuples explicites et implicites des contraintes tables souples. Ces coûts minimaux sont ensuite utilisés pour transférer les coûts afin d’établir GAC∗. Dans un second temps, nous proposons une approche alternative aux méthodes de résolution habituelles du problème WCSP. Elle consiste à résoudre une instance WCSP en résolvant une séquence d’instances CSP classiques obtenues depuis cette instance WCSP. À partir d’une instance CSP dans laquelle toutes les contraintes de l’instanceWCSP d’origine sont durcies au maximum, les instances CSP suivantes correspondent à un relâchement progressif de contraintes de l’instance WCSP déterminées par l’extraction de noyaux insatisfaisables minimaux (MUC) depuis les réseaux insatisfaisables de la séquence. Nos résultats expérimentaux montrent que notre première approche est compétitive avec l’état de l’art, tandis que la deuxième représente une approche alternative aux méthodes de résolutionhabituelles d’instances WCSP.This thesis is in the context of constraint programming (CP). Specifically, we are interested in the Weighted Constraint Satisfaction Problem (WCSP). Many approaches have been proposed to handle this optimization problem. The most effective methods use sophisticated soft local consistencies such as, for example, full directional arc consistency FDAC∗, existential directional arc consistency EDAC∗, etc. Established by equivalence preserving transformations (cost transfer operations), the use of these consistencies generally allows both to accelerate the resolution by reducing the search space through the elimination of values and to compute lower bounds useful in practice. However, these methods reach theirlimits when the arity of constraints increases significantly. The techniques of the Constraint Satisfaction Problem framework (CSP) having proved efficienty, we believe that the integration of CSP techniques can be very useful for solving WCSP instances. In this thesis, we first propose a filtering algorithm to enforce a soft version of generalized arc consistency (GAC∗) on soft table constraints of large arity. This approach combines the techniques of simple tabular reduction (STR), from the CSP framework, with the techniques of cost transfer. Our approach, proved polynomial, efficiently calculates for each value the minimum cost of the explicit and implicit tuples from soft table constraints. The minimum costs are thenused to transfer costs to establish GAC∗. In a second step, we propose an alternative approach to the usual techniques to solve WCSP. The principle is to solve a WCSP instance by solving a sequence of classical CSP instances obtained from this WCSP instance. From a CSP instance containing all the constraints hardened to the maximum from the WCSP instance, the next CSP instances correspond to a progressive relaxation of constraints defined by extraction of minimal unsatisfiable cores (MUC) from unsatisfiable networks of the sequence. Our experimental results show that our first approach is competitive with the state-of-the-art, whereas the second one represents an alternative approach to the usual methods to solve WCSP instances