Bi-objective modeling and optimization by greedy stochastic algorithm

dc.contributor.authorHayet , DAHMRI
dc.contributor.authorSalim , Bouamama Supervisor
dc.date.accessioned2026-06-30T09:32:17Z
dc.date.issued2025
dc.descriptionLes problèmes d’optimisation multi-objectif (POMs) nécessitent l’optimisation simul tanée de divers objectifs souvent contradictoires. Ils ont de nombreuses applications dans différents domainesscientifiques, notammentl’ingénierie, lecommerce, l’économie, la logistique, etc. La plupart des MOPssontdesproblèmesNP-difficiles, ilestdonctrop coûteux en termes de calcul de trouver une solution optimale exacte s’il en existe une. Dans de telles situations, des méthodes stochastiques sont appliquées pour trouver une solution quasi-optimale dans un temps de calcul raisonnable, plutôt que des ap proches déterministes qui garantissent l’optimalité des solutions retournées mais dans un temps exponentiel. Dans cette thèse, nous traitons le problème d’optimisation bi-objectif appelé problème de l’ensemble dominant connexe de cardinalité minimale et de poids minimale(MWM CDS), qui cherche à minimiser à la fois la cardinalité et le poids total du problème bien connu en théorie des graphes ; l’ensemble dominant connexe. Trois algorithmes stochastiques gloutons sont proposés pour résoudre le problème mentionné. Le premier, GSA, est un recuit simulé standard qui utilise une fonction objective agrégée pour guider le processus de recherche. Le deuxième, I-NSGA-II, représente une version améliorée du célèbre algorithme NSGA-II dans le domaine de l’optimisation multi-objectifs. Le troisième, MGSA, est une nouvelle adaptation multiobjectif de l’algorithme de recuit simulé basée sur la technique de Pareto. Dans chacune de ces approches, une heuristique gloutonne est développée et utilisée pour améliorer l’efficacité de la résolution de problème. Les résultats expérimentaux basés sur plusieurs métriques de performance montrent que les algorithmes proposés sur passent les méthodes actuelles de pointe.
dc.description.abstractMulti-objective optimization problems (MOPs) involve the simultaneous optimization of multiple, often conflicting objectives, and have wide-ranging applications in fields such as engineering, business, economics, and logistics. Most MOPs are classified as NP-Hard, meaning that finding an exact optimal solution is computationally expensive and impractical for large instances. In such cases, stochastic methods are preferred, as they offer near-optimal solutions within a reasonable time, as opposed to exact methods, which guarantee optimal solutions but require exponentially longer runtimes. This thesis addresses a bi-objective optimization problem known as the Minimum Weight Minimum Connected Dominating Set (MWMCDS) problem. The objective is to minimize both the number of nodes (cardinality) and the total weight of the connected dominating set (CDS) in a given graph, a well-known challenge in graph theory. To tackle this problem, three greedy stochastic algorithms are proposed. The first, Greedy Simulated Annealing (GSA), applies the simulated annealing technique with an aggregated objective function to guide the search process. The second, Improved NSGA-II (I-NSGA-II), is an enhanced version of the widely used NSGA-II algorithm, specifically adapted for multi-objective optimization. The third algorithm, Multi-objective Greedy Simulated Annealing (MGSA), introduces a new multi-objective adaptation of simulated annealing based on Pareto optimization. In all three approaches, tailored greedy heuristics are integrated to boost the efficiency of the solution process. Experimental results, based on several performance metrics, demonstrate that the proposed algorithms outperform existing state-of-the-art methods, achieving superior results in terms of both solution quality and computational efficiency.
dc.identifier.urihttps://repository.univ-setif.dz/handle/123456789/1646
dc.language.isoen
dc.publisherSetif 1 University - Ferhat ABBAS , Faculty of Sciences
dc.subjectmulti-objectivecombinatorialoptimization
dc.subjectstochasticalgorithms
dc.subjectgreedy heuristic
dc.subjectminimum weight minimum connected dominating set problem
dc.titleBi-objective modeling and optimization by greedy stochastic algorithm
dc.typeThesis

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