Optimális és közel-optimális online és félig online algoritmusok ütemezési feladatokra

Hasonló dokumentumok
Optimális és közel-optimális online és félig online algoritmusok ütemezési feladatokra

Előrenéző és paraméter tanuló algoritmusok on-line klaszterezési problémákra

A k-szerver probléma

Beszámoló az "Online er forrás allokációs problémák" cím F számú OTKA kutatási projekt eredményeir l

DR. IMREH CSANÁD EMLÉKÉRE

Opponensi vélemény. Dósa György Tightness results for several variants of the First Fit bin packing algorithm (with help of weighting functions)

VIZSGÁLATA. Doktori (PhD) értekezés tézisei. Dr. Dósa György PANNON EGYETEM. Matematika Tanszék Informatikai Tudományok Doktori Iskola 2014.

Az optimális megoldást adó algoritmusok

Ütemezési problémák. Kis Tamás 1. ELTE Problémamegoldó Szeminárium, ősz 1 MTA SZTAKI. valamint ELTE, Operációkutatási Tanszék

ÜTEMEZŽ ALGORITMUSOK HIBAFÜGGVÉNYEI (Processzorszámot minimalizáló algoritmusok) Iványi Antal, április Bevezetés

LIST OF PUBLICATIONS

Online ládapakolás. 1. Ládapakolási modellek

Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar Informatikai Intézet Alkalmazott Informatikai Intézeti Tanszék

Általános algoritmustervezési módszerek

1. A k-szerver probléma

és alkalmazások, MSc tézis, JATE TTK, Szeged, Témavezető: Dr. Hajnal Péter

Online migrációs ütemezési modellek

Ütemezési modellek. Az ütemezési problémák osztályozása

Online algoritmusok. Algoritmusok és bonyolultságuk. Horváth Bálint március 30. Horváth Bálint Online algoritmusok március 30.

Az online algoritmusok k-szerver probléma

Approximációs algoritmusok

Módszer köztes tárolókat nem tartalmazó szakaszos működésű rendszerek ütemezésére

Online előrenéző és paraméter tanuló algoritmusok nyugtázási és ütemezési problémákra

Tuza Zsolt 60 éves. (speciális szeminárium) 14:20-15:05 Körner János: Végtelen gráfsorozatok az információelméletben

Ládapakolási játékok

Neme nő Születési dátum 26/10/1988 Állampolgárság magyar

További forgalomirányítási és szervezési játékok. 1. Nematomi forgalomirányítási játék

1. feladat Az egyensúly algoritmus viselkedése: Tekintsük a kétdimenziós Euklideszi teret, mint metrikus teret. A pontok

Önéletrajz. Burai Pál Debreceni Egyetem, Informatikai Kar Alkalmazott Matematika és Valószín ségszámítás Tanszék

1. Katona János publikációs jegyzéke

1. Online kiszolgálóelhelyezés

Az online algoritmusok k-szerver probléma

1. Online és dinamikus problémák

1. Bevezet példák, síbérlés

EGYÜTTMŰKÖDŐ ÉS VERSENGŐ ERŐFORRÁSOK SZERVEZÉSÉT TÁMOGATÓ ÁGENS RENDSZER KIDOLGOZÁSA

MŰSZAKI TUDOMÁNY AZ ÉSZAK-KELET MAGYARORSZÁGI RÉGIÓBAN 2012

A REPÜLÉSTUDOMÁNYI KÖZLEMÉNYEK" CÍMŰ PERIÓDIKUS KIADVÁNYBAN MEGJELENŐ CIKKEK FORMAI ÉS TARTALMI KÖVETELMÉNYEI

Publikációs lista. Dr. Molnárka-Miletics Edit Széchenyi István Egyetem Matematika és Számítástudományi Tanszék

A példák és ellenpéldák szerepe

Információ-visszakeresı módszerek egységes keretrendszere és alkalmazásai. Kiezer Tamás

Kétdimenziós mesterséges festési eljárások. Hatások és alkalmazások

Közepek Gauss-kompozíciója Gondolatok egy versenyfeladat kapcsán

Bevezetés az operációkutatásba A lineáris programozás alapjai

oklevél száma: P-1086/2003 (summa cum laude) A disszertáció címe: Integrálegyenletek és integrálegyenl½otlenségek mértékterekben

VEZETÉS- ÉS SZERVEZÉSTUDOMÁNYI PROGRAM KÖTELEZİEN VÁLASZTHATÓ TANTÁRGYAI

Bozóki Sándor. MTA SZTAKI, Budapesti Corvinus Egyetem. Vitaliy Tsyganok

álló algoritmusosztályok. Approximációs algoritmusoknak egy olyan algoritmust. Minden algoritmusnak polinomiális idejűnek kell

A megerosítéses tanulás és a szimulált hutés kombinált használata: algoritmusok és alkalmazások

Mádi-Nagy Gergely * A feladat pontos leírása. Tekintsünk darab tetszõleges eseményt, jelöljük ezeket a következõképpen: ,...,

A lineáris programozás alapfeladata Standard alak Az LP feladat megoldása Az LP megoldása: a szimplex algoritmus 2018/

Bonyolultságelméleti problémák algebrai struktúrákban

Hibatűrő TDMA ütemezés tervezése ciklikus vezeték nélküli hálózatokban. Orosz Ákos, Róth Gergő, Simon Gyula. Pannon Egyetem

EGYÜTTMŰKÖDŐ ÉS VERSENGŐ ERŐFORRÁSOK SZERVEZÉSÉT TÁMOGATÓ ÁGENS RENDSZER KIDOLGOZÁSA

Telefonszám(ok) Mobil Fax(ok) Egyetem u. 10., 8200 Veszprém. Tehetséggondozás (matematika)

Követelmények Motiváció Matematikai modellezés: példák A lineáris programozás alapfeladata 2017/ Szegedi Tudományegyetem Informatikai Intézet

Tevékenység szemléletű tervezés magyarországi felsőoktatási intézmények pályázataiban

A HIBRID LINEÁRIS LÉPTET MOTOR HATÉKONYSÁGÁNAK NÖVELÉSI MÓDOZATAIRÓL

Név KP Blokk neve KP. Logisztika I. 6 LOG 12 Dr. Kovács Zoltán Logisztika II. 6 Logisztika Dr. Kovács Zoltán

Dualitás Dualitási tételek Általános LP feladat Komplementáris lazaság 2017/ Szegedi Tudományegyetem Informatikai Intézet

műszaki tudomány doktora 1992 Beosztás: stratégiai tanácsadó, tudományos tanácsadó Munkahelyek: Nokia -Hungary kft Veszprémi Egyetem

ICT ÉS BP RENDSZEREK HATÉKONY TELJESÍTMÉNY SZIMULÁCIÓJA DR. MUKA LÁSZLÓ

Alkalmazott Matematikai Lapok 27 (2010), KAS PÉTER ( )

5 = hiszen és az utóbbi mátrix determinánsa a középs½o oszlop szerint kifejtve: 3 7 ( 2) = (példa vége). 7 5 = 8. det 6.

A lineáris programozás alapfeladata Standard alak Az LP feladat megoldása Az LP megoldása: a szimplex algoritmus 2017/

Követelmények Motiváció Matematikai modellezés: példák A lineáris programozás alapfeladata 2017/ Szegedi Tudományegyetem Informatikai Intézet

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

1. Homogén lineáris egyenletrendszer megoldástere

VALÓS HULLÁMFRONT ELŐÁLLÍTÁSA A SZÁMÍTÓGÉPES ÉS A DIGITÁLIS HOLOGRÁFIÁBAN PhD tézisfüzet

Ütemezési feladatok. Az ütemezési feladatok vizsgálata az 50-es évek elején kezdődött, majd

Opponensi vélemény. Fullér Róbert: Multicriteria Decision Models with Imprecise Information. című akadémiai doktori értekezéséről

Mérnök informatikus mesterszak mintatanterve (GE-MI) nappali tagozat/ MSc in, full time Érvényes: 2011/2012. tanév 1. félévétől, felmenő rendszerben

A First Fit ládapakolási algoritmus néhány változatának éles eredményei

MEDDŐHÁNYÓK ÉS ZAGYTÁROZÓK KIHORDÁSI

Döntéselőkészítés. I. előadás. Döntéselőkészítés. Előadó: Dr. Égertné dr. Molnár Éva. Informatika Tanszék A 602 szoba

SZOMSZÉDSÁGI SZEKVENCIÁK ÉS ALKALMAZÁSAIK A KÉPFELDOLGOZÁSBAN ÉS KÉPI ADATBÁZISOKBAN

Részletes Önéletrajz

ANALÍZIS TANSZÉK Szakdolgozati téma. Piezoelektromos mechanikai redszer rezgését leíró parciális

Diszkrét démonok A Borsuk-probléma

Mikroökonómia II. B. ELTE TáTK Közgazdaságtudományi Tanszék. 6. hét AZ IDŽ KÖZGAZDASÁGTANA, 1. rész

Az e-kereskedelem elvárásai a biometriával szemben

Tejsavó nano- és diaszűrésének vizsgálata

Diverzifikáció Markowitz-modell MAD modell CAPM modell 2017/ Szegedi Tudományegyetem Informatikai Intézet

Logisztikai mérnök záróvizsga tételsor Módosítva június 3.

SCILAB programcsomag segítségével

Páros összehasonlítás mátrixok empirikus vizsgálata. Bozóki Sándor

Nem teljesen kitöltött páros összehasonlítás mátrixok sajátérték optimalizálása Newton-módszerrel p. 1/29. Ábele-Nagy Kristóf BCE, ELTE

ÁTPAKOLÁST HASZNÁLÓ SZEMI-ON-LINE LÁDAPAKOLÁSI ALGORITMUSOK. 1. Bevezetés

Feleségem Hizsnyik Mária, gyermekeim Gyula (1979) és Júlia (1981), unokáim Lola (2007), Kende (2010) és Márkó (2010)

VIZSGÁLATA. Doktori (PhD) értekezés. Dr. Dósa György PANNON EGYETEM. Matematika Tanszék Informatikai Tudományok Doktori Iskola 2014.

3. Vírusmentes e-levelemet a kolléga számítógépe fert½ozte meg érkezéskor.

Gazdasági Matematika I. Megoldások

Optimalizálás alapfeladata Legmeredekebb lejtő Lagrange függvény Log-barrier módszer Büntetőfüggvény módszer 2017/

AKADÉMIAI LEVELEZŐ TAGSÁGRA TÖRTÉNŐ AJÁNLÁS

Bodó Alexandra. Algoritmusok többgépes ütemezési feladatokra

Arany Dániel Matematikai Tanulóverseny 2017/2018-as tanév 2. forduló Haladók II. kategória

A First Fit algoritmus abszolút hibájáról. TDK dolgozat

i=1 i+3n = n(2n+1). j=1 2 j < 4 2 i+2 16 k, azaz az algoritmus valóban konstans versenyképes.

Véges ponthalmazok legrövidebb hálózatai Kábelrakás kis költséggel

Függvények növekedési korlátainak jellemzése

Mérnök informatikus (BSc) alapszak levelező tagozat (BIL) / BSc in Engineering Information Technology (Part Time)

Átírás:

Optimális és közel-optimális online és félig online algoritmusok ütemezési feladatokra Ph.D értekezés tézisei Készítette: Dósa György Témavezet½o: Vízvári Béla egyetemi docens, kandidátus, ELTE Operációkutatási Tanszék Szegedi Tudományegyetem, Természettudományi Kar Matematika és Számítástudományok Doktori Iskola, Vezet½oje: Dr. Hatvani László, tanszékvezet½o egyetemi tanár, akadémikus Informatika Doktori Program, Operációkutatás és kombinatorikus optimalizálás alprogram Veszprém, 2007 február 1

1. Az értekezés tárgya Az értekezésben néhány ütemezéselméleti feladattal foglalkozunk, és mindegyikre bevezetünk egy vagy több algoritmust, és megvizsgáljuk azok versenyképességi arányát. Az értekezésben leírtak gerincét a [4, 5, 6, 7, 21] dolgozatokban megjelentek adják, amelyeket az értekezés szerz½oje, és az azóta (2005-ben) elhunyt Yong He publikálta. A bevezetés után következ½o négy fejezet új eredményt tartalmaz. Az értekezésben szerepl½o új eredmények els½osorban (körülbelül 80 %- ban) az értekezés szerz½ojének alkotásai. Az eredmények nagyjából 70 %-ában az értekezés szerz½ojének meghatározó a hozzájárulása, a maradék 30 % esetén a szerz½ok hozzájárulása oszthatatlan. A feladatok mindegyike az NP-teljes feladatosztályba tartozik, és egyben olyan feladatok, amelyeket az utóbbi id½okben sokan, intenzíven kutatnak, és jelent½os nemzetközi folyóiratokban publikálnak. Az értekezés els½o fejezetében egy rövid áttekintést közlünk az ütemezési feladatok néhány fajtájáról, és az utóbbi évek kutatási irányzatairól. Az ezután következ½o négy fejezet tartalmát az alábbiakban röviden ismertetjük. Mivel az értekezés tizenegy új algoritmust tartalmaz különböz½o feladatokra, ezek mindegyikének ismertetésére itt nincs elegend½o hely. Megelégszünk ezért ízelít½oként, csak egy érdekesebbnek ítélt algoritmus közlésével. 2. Félig online ütemezési feladatok E a fejezetben a P m jonlinejc max feladatnak bizonyos félig online változatával foglalkoztunk. Ismert, hogy az LS algoritmus a P 2 jonlinejc max ütemezési feladat esetén optimális, és versenyképességi aránya 3=2 [16, 19]. Érdekes kérdés, hogy valamely félig online feltétel a feladatot könnyebbé teszi-e abban az értelemben, hogy feltétel teljesülése esetén van-e olyan algoritmus, amelynek versenyképességi aránya kisebb mint valamely optimális online algoritmusé. Kellerer, Kotov, Speranza és Tuza [32] cikke a feladat három félig online változatával foglalkozik. Az els½o esetben el½ore ismerjük a munkák méreteinek összhosszát, a másodikban felhasználható egy pu er valahány munka ideiglenes tárolására. A harmadik esetben egyszerre két, egymástól független ütemezést készíthetünk, és végül a jobbikat választhatjuk. Kiderült, hogy az el½obbi esetekben egy-egy optimális félig online algoritmus versenyképességi aránya 4=3. Olyan vizsgálatok is történtek, hogy két különböz½o félig online feltétel együttes megléte tovább csökkenti-e a feladat optimális algoritmusának versenyképességi arányát. Tan és He [35] közöl olyan feltétel-kombinációkat, amelyek haszontalanok abban az értelemben, hogy ezek együtt sem adnak jobb versenyképességi arányt, mint az egyszer½u online feltétel. Ugyanebben a cikkben megmutatták, hogy ha el½ore ismerjük a munkák összhosszát, és a legnagyobb munkaméretet 2

is, akkor egy optimális algoritmus versenyképességi aránya 6=5. Ha pedig el½ore tudjuk a munkák összhosszát, és a munkák a méreteik csökken½o sorrendjében jönnek, akkor egy optimális algoritmus versenyképességi aránya 10=9. Az értekezés második fejezetében [32] el½obbi három feltételéb½ol párosítjuk valamelyik kett½ot, kétféleképpen. El½oször feltesszük hogy ismert az ütemezend½o feladatok méretének összege, és rendelkezésünkre áll egy 1 pozícióval rendelkez½o pu er az ütemezés során. Erre a félig online változatra megkonstruáltuk az ALG2:1 algoritmust, és bebizonyítottuk annak optimalitását az alábbiak szerint: 2.1. Tétel Az ALG2:1 algoritmus versenyképességi aránya legfeljebb 5=4. 2.2. Tétel A feladat bármely A megoldó algoritmusának a versenyképességi aránya legalább 5=4, akkor is, ha a pu er mérete 1-nél nagyobb. A másik esetben is el½ore ismert az ütemezend½o feladatok méretének összege, itt viszont egyszerre két egymástól független ütemezést készíthetünk, és az ütemezés végén a jobbikat választhatjuk. A feladatra megadtuk az ALG2:2 algoritmust. 2.3. Tétel Az ALG2:2 algoritmus versenyképességi aránya 6=5. 2.4. Tétel Tetsz½oleges A algoritmus versenyképességi aránya legalább 6=5. Tehát ez az algoritmus is optimális. A következ½ot kaptuk: A P 2 jonlinejc max ütemezési feladat esetén LS optimális, 3=2 versenyképességi aránnyal; a [32] cikkbeli három félig online változat esetén egy-egy optimális félig online algoritmus versenyképességi aránya 4=3, ha pedig ezekb½ol kett½ot-kett½ot kombinálunk az el½obbiek szerint, tovább csökkent (de nem egyenl½o mértékben) a versenyképességi arány. A fejezet második részében a P 3 jonlinejc max feladatnak azzal a félig online változatával foglalkozunk, amikor el½ore tudjuk, hogy a munkák végrehajtási ideje közel egyforma: a munkák hossza 1 és r > 1 között van. Az értekezésben leírtak közvetlen el½ozménye He és Zhang [26] cikke, amely a kétgépes feladatra vonatkozó eredményeket közöl. Kiderül, hogy két gép esetén r < 2 esetén képes csökkenteni a félig online feltétel az online eset versenyképességi arányát, és tetsz½oleges r méretarány esetén LS optimális algoritmus. A háromgépes feladattal korábban még nem foglalkoztak. Megmutatjuk, hogy három gép esetén az LS algoritmus versenyképességi aránya az r paraméter függvényében a következ½oképpen adható meg: 3

2.7. Tétel Az LS algoritmus versenyképességi aránya 8 2(r 1) 1 + ; ha 1 r 3 3 >< ; 2 3 2 ; ha 3 < r p 3; r+3 2 R LS = r+1 ; ha p 3 < r 2; 2 1 >: 2 ; ha 2 < r 3; r ; ha 3 < r; 5 3 továbbá LS optimális félig-online algoritmus az 1 r 3=2, p 3 r 2 és r 6 esetekben. Az el½obbi eredmények közül csak az 1 r 3=2, és r 3 esetek állításai azok, amelyek korábbról ismertek voltak, [16, 19, 26] alapján. Látjuk, hogy a versenyképességi arány értéke az r paraméternek folytonos, szakaszos, és nem minden szakaszon lineáris függvénye. Megmutatjuk, hogy LS nem optimális 2 < r < 6 esetén, továbbá (2; 6) három részintervallumára megadunk három javított algoritmust, a következ½ok szerint: a, Az r 2 (2; 5=2] esetben bevezetjük az ALG() algoritmust. Erre teljesül a következ½o 2.20. Tétel Tetsz½oleges 2 < r 5=2 esetén ALG(3=2) versenyképességi aránya 3=2, ennek következtében optimális algoritmus. b, r 2 (5=2; 3] esetén bevezetjük az ALG2:3 algoritmust. 2.24. Tétel Az ALG2:3 algoritmus versenyképességi aránya tetsz½oleges 5 2 < r 3 esetén 4r+2 2r+3. Azt is megmutatjuk, hogy r 2 (5=2; 3] esetén a feladat alsó korlátja legalább 7r+4+ p r 2 +8r+4 2r+2+2 p, az alsó korlát és a versenyképességi arány közötti eltérés legfeljebb r 2 +8r+4 0:01417. c, Az r 2 (3; 6) esetben megelégszünk azzal, hogy bemutatjuk az ALG2:4 algoritmust, amelynek a versenyképességi aránya minden rögzített r paraméterérték mellett jobb mint az LS algoritmusé, amelynek 5 3 : 2.28. Tétel Az ALG2:4 algoritmus versenyképességi aránya tetsz½oleges 3 < r < 6 esetén R ALG2:4 = 5 < 5, ahol = min 6 r ; 3 > 0. 3 18 3 18 103 Az el½oz½oek szerint lényeges különbségek adódnak, ha a gépek száma nem kett½o hanem három, el½oször is, LS nem minden méretarány esetén optimális: Akkor lehetséges LS-nél hatékonyabb algoritmust megadni, ha a méretarány kett½o és 4

hat közötti szám. Továbbá az optimális félig-online algoritmus versenyképességi aránya er½osen függ az r paraméter értékét½ol, és r különböz½o intervallumaira különböz½o algoritmusokat kell magadni, ha azt akarjuk, hogy azok hatékonyan m½uködjenek. Mindhárom bemutatott új algoritmus lineáris futásidej½u. 3. Hasonló gépek elutasításos modelljei Az e fejezetben tárgyaltak közvetlen el½ozménye He és Min [24] cikke, amely csak a megszakitás nélküli feladattal foglalkozik. A cikk közli az LSR() online algoritmust, amely minden s sebesség esetén optimális, (ahol az aranymetszés aránya). A fejezetben a Dósa - He [6] dolgozatot követve megmutatjuk, hogy az el½oz½o algoritmus az paraméter megfelel½obb választásával javítható: A javított algoritmus versenyképességi aránya minden 1 s < sebesség esetén jobb, mint a korábbié, s½ot, a javított algoritmus bizonyos esetekben optimális is, (amikor a korábbi nem az). Az értekezés harmadik fejezete a következ½o eredményeket tartalmazza: (i) bevezetjük a P MP T () algoritmust az online megszakításos esetre. Erre teljesül a következ½o 3.1. Tétel A P MP T () algoritmus versenyképességi aránya 1+ = s+p s 2 +4s q 1 + 1 + 1, és optimális tetsz½oleges s 1 esetén. 2 4 s 2s = Tudomásunk szerint a feladat megszakításos esetével korábban nem foglalkoztak. Jegyezzük meg, hogy az elutasítás nélküli online megszakításos esetre [15, 36] optimális algoritmust közöl két hasonló gép esetére, természetesen adódna az ötlet, hogy ezt az optimális ütemezési algoritmust kombináljuk egy megfelel½o elutasítási stratégiával. Mégsem ezt tettük, ugyanis egy sokkal egyszer½ubb ütemezési algoritmust alkalmazva is optimális algoritmust kaptunk a feladatra. (ii) Mivel ismerünk optimális algoritmust a megszakítás nélküli esetre s esetén, csak az 1 s < esettel foglalkozunk. Bevezetjük az LSRM() algoritmust, amely a korábbi LSR() algoritmusnak egy módosítása, attól annyiban különbözik, hogy az paramétert más módon választjuk meg: Legyen tetsz½oleges 1 s < esetén x 0 = 1 2s s 2 + p s 4 4s 3 + 4s 2 + 4s, amely szám az egyedüli pozitív gyöke a következ½o egyenletnek 1 + s s 2 xs = s + x: 5

Legyen továbbá = x 0 (s + 1) (s + 1) = 1 + s s2 s (s + x 0 ) és = 1 + s : 3.7. Tétel Tetsz½oleges 1 s < sebesség esetén az LSRM() algoritmus versenyképességi aránya 1 2s s 2 + p s 4 4s 3 + 4s 2 + 4s, ami minden 1 s < sebesség esetén jobb, mint az LSR() algoritmusé. Mivel a [24] cikk alsó becslései triviálisak, új, nemtriviális alsó korlátokat is közlünk, az alábbiak szerint: Bevezetjük az alábbi konstansokat: Legyen 1 < s 1 1:1915, s 2 1:3831, valamint s 3 1:3852 <, amely valós számok rendre a következ½o egyenletek megoldásaiként adódnak: 1 2 + r 1 4 + 1 s = 2s + 1 s + 1 ; 2s + 1 s + 1 = s (s 1) + x 0 1 + s s 2 ; s (s 1) + x 0 1 + s s 2 = s + x 0 : 3.8. Tétel Tetsz½oleges, az online megszakítás nélküli kétgépes USR feladatot megoldó algoritmus versenyképességi aránya legalább 8 q 1 + 1 + 1; ha 1 s s 2 4 s 1 >< 2s+1 ; ha s s+1 1 s s 2 s(s 1)+x 0 ; ha s 1+s s 2 2 s s 3 c (s) = s + x >: 0 ; ha s 3 s < ; ha s: s+1 s 3.9. Következmény Tetsz½oleges s 3 1:3852 s < esetén az LSRM() algoritmus optimális. Továbbá az LSRM() algoritmus versenyképességi aránya minden 1 s < esetén jobb, mint a korábbi LSR() algoritmusé, és az LSRM() algoritmus versenyképességi aránya és az alsó korlát közötti maximális rés 0:0534. 4. A gépköltséges ütemezési feladat Az értekezés negyedik és ötödik fejezetében a gépköltséges feladattal foglalkozunk. E két fejezetnek egy részben kib½ovített változata [14] a Veszprémi Akadémiai Bizottság 2005 évi pályázatán I. díjat kapott. A [28] cikkben Imreh Csanád és John Noga felvetette a klasszikus (párhuzamos gépes) ütemezési feladat egy újfajta megközelítését. Az eredeti változattól való különbségek a következ½ok: 6

1, Nincs rögzítve kezdetben a gépek száma, 2, bármikor lehet½oségünk van egy újabb gép vásárlására, amikor egy újabb munka megérkezik, 3, a célfüggvény, amit minimalizálunk, a gépek vásárlására fordított összeg és a teljes átfutási id½o összege. A cikk közli az A (1 + p 5)=2 1:618-versenyképes, online algoritmust, míg a feladat alsó korlátja 4=3. Az eredeti cikk nyomán, többen foglalkoztak a feladattal. Arra az esetre amikor el½ore ismert a legnagyobb munkahosszúság, He és Cai [25] közöl egy olyan algoritmust, amelynek a versenyképességi aránya nem nagyobb mint 1:5309, miközben az alsó korlát 4=3. Az értekezés negyedik fejezetében közöljük a H1 algoritmust a tiszta online esetre, amely a következ½o: (k a munkák sorszámát, m a vásárolt gépek számát jelenti.) H1 Algoritmus: 1. Ütemezzük a p 1 munkát az els½o gépre. Legyen k = 2; m = 1. 2. Ütemezzük a p k munkát az LS ütemezési algoritmus szerint, feltéve, hogy az új teljes átfutási id½o nem nagyobb mint 2m, és menjünk a 4. lépésre. Ha bármelyik gépre ütemezve a munkát a gép megnövelkedett terhelése nagyobb lenne mint 2m, akkor menjünk a 3. lépésre. 3. Ütemezzük a p k munkát egy új gépre, legyen m = m + 1, menjünk a 4. lépésre. 4. Legyen k = k + 1, k > n esetén stop. Ellenkez½o esetben menjünk újra a 2. lépésre. Tudomásunk szerint ennél (versenyképességi arány tekintetében) jobbat azóta nem közöltek. Az A algoritmussal ellentétben, H1 új stratégia szerint vásárol újabb gépet. 4.9. Tétel A H1 algoritmus versenyképességi aránya legfeljebb (2 p 6 + 3)=5 1:5798. Jegyezzük meg, hogy Imreh Csanád [27] cikke visszatér az A algoritmushoz: Általános gépköltség-függvény esetére (tehát a gépek költsége nem egyenl½o) ennek bizonyos változataival, és azok hatékonyság-vizsgálatával foglalkozik. Amint kiderül, bizonyos esetekben A is hatékonyan viselkedik. 7

Az értekezésben ezután azzal a speciális esettel foglalkozunk, amikor a munkák mérete nem hosszabb mint a gépek vásárlásának költsége, vagyis minden munka hossza legfeljebb 1. E félig online feltétel el½oször a [4] dolgozatban szerepelt. Erre az esetre bevezetjük a H2 algoritmust. Jegyezzük meg, hogy az eredeti A algoritmus nem lehet jobb mint 3=2-versenyképes a kis méret½u munkák esetén. A H2 algoritmusra teljesül a következ½o 4.11. Tétel Amennyiben a munkák hossza legfeljebb 1, akkor a H2 algoritmus versenyképességi aránya 4=3, emiatt optimális algoritmus. Ez az els½o optimális algorimus, amit sikerült megadni a gépköltséges feladat valamilyen változatára. A már említett [27] cikkben, általános gépköltség esetén, szintén sikerült megadni optimális algoritmust kis munkák esetére: amikor bármelyik gép költsége legalább akkora, mint a legnagyobb munkahosszúság. Harmadszor, közöljük a H3 kétfázisos algoritmust arra az esetre, amikor el½ore ismert a legnagyobb munka hosszúság. Ez az algoritmus az el½oz½oekhez képest újfajta stratégiát követ e gépek vásárlására, és szintén némileg megjavítja a korábban ismert legjobb eredményt. 4.13. Tétel A H3 algoritmus versenyképességi aránya legfeljebb 3=2. A tételt 14 lemma és két megjegyzés segítségével látjuk be. 5. A gépköltséges feladat elutasításos változata Az ötödik fejezetben de niáljuk a gépköltséges feladat elutasításos változatát. Ez esetben tehát két különleges feltétel is van, az egyik, hogy lehet½oségünk van új gépek vásárlására, másrészt pedig a munkák ütemezését elutasíthatjuk, ez esetben bizonyos nagyságú büntetést kell zetnünk. Tehát ebben a fejezetben az Imreh Csanád és John Noga által bevezetett gépköltséges feladatot [4, 28], és a munkák elutasításának lehet½oségét [1] ötvözzük. A tiszta online esetre Imreh Csanád és Nagy-György János [29] cikke megad egy 2:618-versenyképes algoritmust, az általános esetben optimális algoritmus nem ismert. Mi csak azzal a félig online esettel foglalkozunk, amikor a munkák hossza legfeljebb 1. A fejezet tartalma a [7] cikkben jelent meg. A feladat ezen megszorítás mellett is általánosítása az úgynevezett sí-kölcsönzési feladatnak. A feladatra megadjuk az Óvatos algoritmust, amelynek nevét az indokolja, hogy némileg ellenkez½oképpen viselkedik, mint a szokásos mohó módszerek. Az algoritmus egy egyszer½u, kétfázisú félig online algoritmus. Az els½o fázis során csak 8

arra vigyázunk, nehogy túl korán vásároljuk meg az els½o gépet, a második fázisban pedig azon igyekezünk, hogy az elutasított munkák összbüntetése se, és az elfogadott munkák összhossza se lehessen túl nagy a másik rovására. 5.1. Tétel Az Óvatos algoritmus optimális, 2-versenyképes algoritmus. A gépköltséges feladat elutasításos változatára más optimális algoritmus még nem született (a szerz½o ismeretei szerint). Az algoritmus vizsgálatakor egy újszer½u módszerrel élünk: Ha az algoritmus nem lenne 2-versenyképes, akkor lennie kell (elemszám tekintetében) minimális ellenpéldának. Ez azonban rendkívül bonyolult szerkezet½u feladathalmaz is lehet, (miként az algoritmus sem teljesen triviális). Emiatt az ellenpéldát fokozatosan kicseréljük újabb és újabb, de szintén minimális ellenpéldákkal. A cserék során sikerül elérni, hogy végül egy szép, eléggé szabályos szerkezet½u ellenpéldát kapunk. Az utoljára kapott feladathatmazról pedig már viszonylag könnyen belátjuk, hogy nem is ellenpélda, és így indirekt bizonyításunk véget ér. Hivatkozások [1] Bartal, Y., Leonardi, S., Marchetti-Spaccamela, A., Sgall, J., Stougie, L.: Multiprocessor scheduling with rejection, SIAM J. Discrete Math., 13, 64-78(2000). [2] S.Y. Cai, Y. He, Semi-online algorithms for scheduling non-increasing processing jobs with processor cost, Acta Automatica Sinica, 2003, to appear. (in Chinese) [3] J. Csirik, Cs. Imreh, J. Noga, S. S. Seiden, G. Woeginger, Buying a constant competitive ratio for paging, Proceedings of ESA 2001, 98 108. [4] Dósa, Gy., He, Y., Better on-line algorithms for scheduling with machine cost, SIAM J. on Computing, 33, 1035-1051(2004). [5] Dósa, Gy., He, Y., Semi-online algorithms for parallel machine scheduling problems, Computing 72 (2004), no. 3-4, 355-363. [6] Dósa, Gy., He, Y., Preemptive and non-preemptive on-line algorithms for scheduling with rejection on two uniform machines, Computing 76, 149-164, (2006). [7] Dósa, Gy., He, Y., Scheduling with machine cost and rejection, J. Comb. Optim., (2006) 12: 337-350 (online) 9

[8] Dósa, Gy., Graham s example is the only tight one for P jjc max, Annales Univ. Sci. Budapest., 47 (2004), 207-210. [9] Dósa, Gy., Multi t típusú módszerek párhuzamos gépek ütemezésére, Alkalmazott Matematikai Lapok 19 (1999) 155-168. [10] Dósa, Gy., Általánosított Multi t típusú módszerek II, Alkalmazott Matematikai Lapok 20 (2000) 91-111. [11] Dósa, Gy., Vizvári, B., Az LPT(k) algoritmus egyforma párhuzamos gépek ütemezésére, Alkalmazott Matematikai Lapok, (2004), 269-290. [12] Dósa, Gy., Vizvári, B., Az általánosított LPT(k) algoritmuscsalád egyforma párhuzamos gépek ütemezésére, Alkalmazott Matematikai Lapok, 23 (2006), 17-37. [13] Dósa, Gy., Generalized Multi t-type methods for scheduling parallel identical machines, Pure Math. Appl. 12 (2001), no 3, 287-296. [14] Dósa, Gy., Optimális és javított algoritmusok a gépköltséges ütemezési feladatra, Pályam½u az MTA Veszprémi Területi Bizottsága pályázatára, 2005. [15] Epstein, L., Noga, J., Seiden, S. S., Sgall, J., Woeginger, G. J.: Randomized online scheduling for two related machines. J. of Scheduling 4, 71-92 (2001). [16] U. Faigle, W. Kern, G. Turán, On the performance of on-line algorithm for particular problems. Acta Cybernetica, 9 (1989), 107-119. [17] G. Galambos, G. Woeginger, An on-line scheduling heuristic with better worst-case ratio than Graham s list scheduling, SIAM J. Comput., 1993, 22, 349-355. [18] M. R. Garey, D. S. Johnson, Computer and Intractability: A Guide to the theory of NP-Completeness, New York, Freeman, 1979. [19] R. L. Graham, Bounds for certain multiprocessing anomalies, The Bell System Technical J., 45, 1563-1581, 1966. [20] Graham, R.L., Bounds on multiprocessor timing anomalies, SIAM J. Appl. Math. 17(1969) 416-429. [21] He, Y., Dósa, Gy., Semi-online scheduling jobs with tightly-grouped processing times on three identical machines, Discrete Appl. Math. 150 (2005), no. 1-3, 140-159. [22] He, Y., Dósa, Gy., Extension of algorithm LS for a semi-online scheduling problem, Central European Journal of Op. Res., (2006) online 10

[23] He, Y., Kellerer, H., Kotov, V., Linear Compound Algorithms for the Partitioning Problem, Naval Research Logistics, Vol. 47 (2000). [24] He, Y., Min, X.: On-line machine scheduling with rejection, Computing, 65, 1-12 (2000). [25] He, Y., Cai, S.Y., Semi-online scheduling with machine cost, Journal of Computer Science and Technology 17 (6): 781-787 NOV 2002. [26] Y. He, G. C. Zhang, Semi on-line scheduling on two identical machines. Computing, 62 (1999), 179-187. [27] Imreh, Cs., On-line scheduling with general machine cost functions, Electronic Notes in Discrete Mathematics, Vol 27, ODSA 2007 Conference, 49-50. [28] C. Imreh, J. Noga, Scheduling with machine cost, In Proc. of RANDOM- APPROX 99, Lecture Notes in Computer Science 1671, Springer-Verlag, 1999, pp. 168-176. [29] Nagy-György, J., Imreh, Cs., On-line scheduling with machine cost and rejection, working paper, 2006. [30] Imreh, B., Imreh, Cs., Kombinatorikus optimalizálás, Novadat, 2006 [31] Y.W. Jiang, Y. He, Preemptive online algorithms for scheduling with machine cost, Acta Informatica, 41, 315-240, 2005. [32] H. Kellerer, V. Kotov, M. G. Speranza, Z. Tuza, Semi on-line algorithms for the partition problem. Operations Research Letters, 21 (1997) 235-242. [33] E.L. Lawler, J.K. Lenstra, A.H.G. Rinnooy Kan, D.B. Shmoys, Sequencing and scheduling: algorithms and complexity, in: Handbooks in Operation Research and Management Science, Vol. 4, North-Holland, Amsterdam, 1993, pp. 445-522. [34] J. Sgall, On-line scheduling, On-line algorithms: The state of art, Lecture Notes in Computer Sciences 1442, Springer Verlag, 196-231, 1998. [35] Z. Y. Tan, Y. He, Semi-on-line problems on two identical machines with combined partial information. Operations Research Letters, 30 (2002) 408-414. [36] Wen, J. J., Du, D. L.: Preemptive on-line scheduling for two uniform processors. Operations Research Letters 23, 113-116 (1998). 11

[37] G. C. Zhang, A simple semi-online algorithm for P 2jjC max with a bu er. Information Processing Letters, 61 (1997), 145-148. 12