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A parallelized matheuristic for the International Timetabling Competition 2019
Journal of Scheduling ( IF 2 ) Pub Date : 2022-05-03 , DOI: 10.1007/s10951-022-00728-8
Rasmus Ø. Mikkelsen , Dennis S. Holm

The International Timetabling Competition 2019 (ITC 2019) presents a novel and generalized university timetabling problem composed of traditional class time and room assignment and student sectioning. In this paper, we present a parallelized matheuristic tailored to the ITC 2019 problem. The matheuristic is composed of multiple methods using the graph-based mixed-integer programming (MIP) model defined for the ITC 2019 problem by Holm et al. (A graph-based MIP formulation of the International Timetabling Competition 2019. J Sched, 2022. https://doi.org/10.1007/s10951-022-00724-y). We detail all methods included in the parallelized matheuristic and the collaboration between them. The parallelized matheuristic includes two methods for producing initial solutions and uses a fix-and-optimize matheuristic to improve solutions. Additionally, the method uses the full MIP model to calculate lower bounds. We describe how the methods perform collaboratively through solution sharing, and a diversification scheme invoked when the search stagnates. Furthermore, we explain how we decompose the problem for instances with a large number of students. We evaluate components of the parallelized matheuristic using the 30 benchmark instances of the ITC 2019. The complete parallelized matheuristic performs well, even solving some instances to proven optimality. The presented method is the winning algorithm of the competition, further demonstrating its quality.



中文翻译:

2019 年国际时间表竞赛的并行数学

2019 年国际时间表竞赛 (ITC 2019) 提出了一个新颖而广义的大学时间表问题,由传统的课堂时间和房间分配以及学生分区组成。在本文中,我们提出了针对 ITC 2019 问题量身定制的并行数学。数学由多种方法组成,使用 Holm 等人为 ITC 2019 问题定义的基于图形的混合整数规划 (MIP) 模型。(2019 年国际时间表竞赛的基于图表的 MIP 公式。J Sched,2022 年。https://doi.org/10.1007/s10951-022-00724-y)。我们详细介绍了并行数学中包含的所有方法以及它们之间的协作。并行化数学包括两种生成初始解的方法,并使用修复和优化数学来改进解。此外,该方法使用完整的 MIP 模型来计算下限。我们描述了这些方法如何通过解决方案共享协同执行,以及在搜索停滞时调用的多样化方案。此外,我们解释了我们如何分解具有大量学生的实例的问题。我们使用 ITC 2019 的 30 个基准实​​例评估并行数学的组件。完整的并行数学表现良好,甚至解决了一些实例以证明最优。所提出的方法是比赛的获胜算法,进一步证明了它的质量。我们解释了我们如何分解具有大量学生的实例的问题。我们使用 ITC 2019 的 30 个基准实​​例评估并行数学的组件。完整的并行数学表现良好,甚至解决了一些实例以证明最优。所提出的方法是比赛的获胜算法,进一步证明了它的质量。我们解释了我们如何分解具有大量学生的实例的问题。我们使用 ITC 2019 的 30 个基准实​​例评估并行数学的组件。完整的并行数学表现良好,甚至解决了一些实例以证明最优。所提出的方法是比赛的获胜算法,进一步证明了它的质量。

更新日期:2022-05-04
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