Online Circle and Sphere Packing

In this paper we consider the Online Bin Packing Problem in three variants: Circles in Squares, Circles in Isosceles Right Triangles, and Spheres in Cubes. The two first ones receive an online sequence of circles (items) of different radii while the third one receive an online sequence of spheres (items) of different radii, and they want to pack the items into the minimum number of unit squares, isosceles right triangles of leg length one, and unit cubes, respectively. For Online Circle Packing in Squares, we improve the previous best-known competitive ratio for the bounded space version, when at most a constant number of bins can be open at any given time, from 2.439 to 2.3536. For Online Circle Packing in Isosceles Right Triangles and Online Sphere Packing in Cubes we show bounded space algorithms of asymptotic competitive ratios 2.5490 and 3.5316, respectively, as well as lower bounds of 2.1193 and 2.7707 on the competitive ratio of any online bounded space algorithm for these two problems. We also considered the online unbounded space variant of these three problems which admits a small reorganization of the items inside the bin after their packing, and we present algorithms of competitive ratios 2.3105, 2.5094, and 3.5146 for Circles in Squares, Circles in Isosceles Right Triangles, and Spheres in Cubes, respectively

O problema da ordenação de permutações usando rearranjos de prefixos e sufixos

Orientador: Zanoni DiasTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de ComputaçãoResumo: O Problema das Panquecas tem como objetivo ordenar uma pilha de panquecas que possuem tamanhos distintos realizando o menor número possível de operações. A operação permitida é chamada reversão de prefixo e, quando aplicada, inverte o topo da pilha de panquecas. Tal problema é interessante do ponto de vista combinatório por si só, mas ele também possui algumas aplicações em biologia computacional. Dados dois genomas que compartilham o mesmo número de genes, e assumindo que cada gene aparece apenas uma vez por genoma, podemos representá-los como permutações (pilhas de panquecas também são representadas por permutações). Então, podemos comparar os genomas tentando descobrir como um foi transformado no outro por meio da aplicação de rearranjos de genoma, que são eventos de mutação de grande escala. Reversões e transposições são os tipos mais comumente estudados de rearranjo de genomas e uma reversão de prefixo (ou transposição de prefixo) é um tipo de reversão (ou transposição) que é restrita ao início da permutação. Quando o rearranjo é restrito ao final da permutação, dizemos que ele é um rearranjo de sufixo. Um problema de ordenação de permutações por rearranjos é, portanto, o problema de encontrar uma sequência de rearranjos de custo mínimo que ordene a permutação dada. A abordagem tradicional considera que todos os rearranjos têm o mesmo custo unitário, de forma que o objetivo é tentar encontrar o menor número de rearranjos necessários para ordenar a permutação. Vários esforços foram feitos nos últimos anos considerando essa abordagem. Por outro lado, um rearranjo muito longo (que na verdade é uma mutação) tem mais probabilidade de perturbar o organismo. Portanto, pesos baseados no comprimento do segmento envolvido podem ter um papel importante no processo evolutivo. Dizemos que essa abordagem é ponderada por comprimento e o objetivo nela é tentar encontrar uma sequência de rearranjos cujo custo total (que é a soma do custo de cada rearranjo, que por sua vez depende de seu comprimento) seja mínimo. Nessa tese nós apresentamos os primeiros resultados que envolvem problemas de ordenação de permutações por reversões e transposições de prefixo e sufixo considerando ambas abordagens tradicional e ponderada por comprimento. Na abordagem tradicional, consideramos um total de 10 problemas e desenvolvemos novos resultados para 6 deles. Na abordagem ponderada por comprimento, consideramos um total de 13 problemas e desenvolvemos novos resultados para todos elesAbstract: The goal of the Pancake Flipping problem is to sort a stack of pancakes that have different sizes by performing as few operations as possible. The operation allowed is called prefix reversal and, when applied, flips the top of the stack of pancakes. Such problem is an interesting combinatorial problem by itself, but it has some applications in computational biology. Given two genomes that share the same genes and assuming that each gene appears only once per genome, we can represent them as permutations (stacks of pancakes are also represented by permutations). Then, we can compare the genomes by figuring out how one was transformed into the other through the application of genome rearrangements, which are large scale mutations. Reversals and transpositions are the most commonly studied types of genome rearrangements and a prefix reversal (or prefix transposition) is a type of reversal (or transposition) which is restricted to the beginning of the permutation. When the rearrangement is restricted to the end of the permutation, we say it is a suffix rearrangement. A problem of sorting permutations by rearrangements is, therefore, the problem to find a sequence of rearrangements with minimum cost that sorts a given permutation. The traditional approach considers that all rearrangements have the same unitary cost, in which case the goal is trying to find the minimum number of rearrangements that are needed to sort the permutation. Numerous efforts have been made over the past years regarding this approach. On the other hand, a long rearrangement (which is in fact a mutation) is more likely to disturb the organism. Therefore, weights based on the length of the segment involved may have an important role in the evolutionary process. We say this is the length-weighted approach and the goal is trying to find a sequence of rearrangements whose total cost (the sum of the cost of each rearrangement, which depends on its length) is minimum. In this thesis we present the first results regarding problems of sorting permutations by prefix and suffix reversals and transpositions considering both the traditional and the length-weighted approach. For the traditional approach, we considered a total of 10 problems and developed new results for 6 of them. For the length-weighted approach, we considered a total of 13 problems and developed new results for all of themDoutoradoCiência da ComputaçãoDoutora em Ciência da Computação140017/2013-52013/01172-0FAPESPCNP

PColorAnt3-RT: Um Algoritmo ACO Paralelo para Coloração de Grafos

Em trabalhos anteriores foram apresentadas investigações de três diferentes algoritmos baseados em Ant Colony Optimization (ACO) aplicados ao problema de coloração de grafos com k cores. Os resultados obtidos demonstraram que ColorAnt_3-RT é o melhor dentreos três algoritmos ColorAnt-RT, sendocapaz de obter boas e até mesmo ótimas soluções para os melhores valores de k descritos na literatura, além de minimizar a quantidade de conflitos.Porém, em aplicações onde o tempo de execução é um fator crucial, algoritmos ACO não tem sido utilizados. Este artigo propõe e demonstra o uso de uma abordagem paralela para uma arquitetura de {\it hardware} com memória compartilhada com o objetivo de reduzir o tempo de execução de ColorAnt_3-RT, originando o algoritmo paralelo PColorAnt_3-RT que é capaz de encontrar boas e ótimas soluções em tempo de execução aceitável

ColorAnt-RT: Algoritmo de Coloração de Grafo que utiliza Colônia de Formigas aplicado a Alocação de Registradores

Este artigo apresenta os algoritmos ColorAnt-RT para o problema dacoloração de grafos, os quais foram desenvolvidos para serem utilizados em umalocador de registradores. Os experimentos demonstram que ColorAnt3-RT é uma boa opção dentre os desenvolvidos para encontrarboas aproximações para diversas classes de grafos. Além disto, os experimentostambém demonstram que o alocador de registradores implementado possui umdesempenho superior aquele obtido pelo alocador de registradores proposto porGeorge e Appel

Sorting permutations by prefix and suffix rearrangements

International audienc

Sorting permutations and binary strings by length-weighted rearrangements

International audienc

Approximation algorithms for sorting by length-weighted prefix and suffix operations

International audienceThe traditional approach for the problems of sorting permutations by rearrangements is to consider that all operations have the same unitary cost. In this case, the goal is to find the minimum number of allowed rearrangements that are needed to sort a given permutation, and numerous efforts have been made over the past years regarding these problems. On the other hand, a long rearrangement (which is in fact a mutation) is more likely to disturb the organism. Therefore, weights based on the length of the segment involved may have an important role in the evolutionary process. In this paper we present the first results regarding problems of sorting permutations by length-weighted operations that consider rearrangement models with prefix and suffix variations of reversals and transpositions, which are the two most common types of genome rearrangements. Our main results are O(lg2⁡n)O(lg2⁡n)-approximation algorithms for 10 such problems