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Tutorial ACOVis 1.0



  1. Funcionamiento de ACOVis 1.0
  2. Ficheros de entrada *.TSP
  3. Interfaz principal de la
    aplicación
  4. Opciones de Menú

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MANUAL DE USUARIOS

Funcionamiento de
ACOVis 1.0

ACOVis 1.0 permite al usuario obtener
información, tanto visual como numérica, del
comportamiento del algoritmo ACS en la solución de
problemas TSP e influenciar con la variación de los
parámetros, en tiempo de ejecución, las soluciones
tomadas.

La implementación fue realizada en lenguaje Java
(multiplataforma), utilizando la biblioteca Java2D para las
representaciones visuales y programación multihilos para
simular el comportamiento paralelo y asíncrono de las
hormigas.

1 Requerimientos

Los requerimientos mínimos para la
aplicación son: una computadora con 256MB de memoria y la
máquina virtual de Java (jre) instalada. ACOVis puede
funcionar tanto en Windows como en Linux.

2 Instalación

Para Windows se ha creado un instalador que le
guiará en el proceso de instalación
(InstaladorACOVis.exe). En Linux para poder utilizar el programa
basta con copiarlo y ejecutar el comando: java -jar
"ACOVis.rar"

Ficheros de
entrada *.TSP

El fichero de entrada del programa tiene
extensión .tsp, en la primera línea un
número entero que se corresponde con la cantidad de
ciudades o nodos del problema, en las demás líneas
tres valores separados por espacios: el primero representa el
número que identifica al nodo, los dos restantes las
coordenadas cartesianas en el plano XY (Ver Figura 1). Varios
problemas TSP de referencia obtenidos de la biblioteca de dominio
público TSPLIB, pueden encontrarse en la carpeta tsplib
incluida en la herramienta.

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Figura 1: Estructura de un fichero TSP
para ACOVis.

Interfaz
principal de la aplicación

La Figura 2 muestra la apariencia de la interfaz principal de
la aplicación. Esta interfaz presenta: un menú con
varias opciones, cuatro paneles, algunos botones: dos que
permiten intercambiar los paneles izquierdo y derechos, uno para
cambiar la hormiga visualizada, otro para activar la ventana que
muestra las mejores y peores trayectorias en el momento que es
ejecutada y los demás con funcionalidades de movimiento
del panel mayor; tres edit para fijar los parámetros:
cantidad de hormigas, tiempo de ejecución y cantidad de
iteraciones y varios slider. El panel izquierdo de mayores
dimensiones es principalmente para visualizar el recorrido de las
hormigas, el superior derecho muestra el grafo de rastros de
feromona, el inferior derecho visualiza las soluciones
encontradas en algunas de las iteraciones del algoritmo y el
panel más abajo muestra los resultados numéricos
del algoritmo.

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Figura 2: Interfaz principal de ACOVis
1.0.

4.1 Visualización del Recorrido de las
Hormigas

En el panel de la izquierda (Ver Figura 3 (1)) mientras
corre el programa usualmente se va visualizando la trayectoria
que sigue la hormiga seleccionada en el edit "Visualizar Hormiga"
(Ver Figura 3 (15)). Para cambiar la hormiga a visualizar, basta
solo con modificar el valor del edit y presionar el botón
correspondiente (Ver Figura 3 (6)), el número de la
hormiga siempre debe ser menor que la cantidad total de hormigas.
Los nodos o ciudades del problema son representados con
círculos negros de 4 píxeles de radio y la
trayectoria de las hormigas con una polilínea de color
rojo.

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Figura 3: Componentes de la Interfaz
principal de ACOVis 1.0.

4.2 Visualización de la Matriz de
Feromonas

En el panel superior derecho (Ver Figura 3 (2)) se
representa la matriz de feromonas en forma de grafo, los arcos
son dibujados en tonalidades del color gris y simbolizan el
rastro de feromona en ellos. A mayor oscuridad de una arco, mayor
cantidad de feromona.

4.3 Visualización de las
Soluciones

En el panel inferior derecho (Ver Figura 3 (3)) se
muestran las soluciones encontradas en las cuatro últimas
iteraciones del algoritmo que arrojen distintos recorridos. Estas
soluciones presentan diferentes colores que significan la calidad
de las mismas, los valores más cercanos al rojo
representan las peores soluciones y las mejores, las
próximas al azul.

4.4 Intercambiar Paneles

Los botones de intercambiar (Ver Figura 3 (8))
posibilitan el intercambio de los paneles de la derecha que
muestran la matriz de feromonas y las soluciones, hacia el panel
de mayores dimensiones de la izquierda, desde el cual se pueden
realizar con más precisión las interacciones con la
visualización.

4.5 Resultados Numéricos del
Algoritmo

Los resultados numérico del algoritmo tales como:
número de iteración, mejor solución y tiempo
requerido en cada iteración y la mejor solución
final encontrada con su costo, se pueden observar en el panel
inferior de la ventana principal de la aplicación (Ver
Figura 3 (4)).

4.6 Mejores y Peores Trayectorias

Al presionar el botón "Mejor/Peor Trayectoria"
(Ver Figura 3 (7)) se activa una ventana como la que ilustra la
Figura 4, que visualiza en el panel izquierdo la hormiga con
mejor trayectoria en color azul y en el derecho la hormiga con
peor trayectoria en color rojo. Con los botones que se encuentran
en la parte inferior, pueden mostrarse las siguientes mejores y
peores soluciones.

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Figura 4: Ventana Mejor/Peor
Hormiga.

4.7 Clonar y Eliminar Hormigas

Desde el panel de la izquierda (Figura 3 (1)) cuando
visualice las trayectorias de las hormigas o desde los paneles de
la ventana de "Mejor/Peor Trayectoria" (Figura 4) pueden clonarse
o eliminarse hormigas a través de la opción
correspondiente de un PopupMenu similar al de la Figura 5, que
aparece al dar clic derecho con el mouse en los paneles
mencionados.

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Figura 5: Popup Menú Clonar o
Eliminar Hormigas.

4.8 Modificar Matriz de Feromonas

Para poder modificar la matriz de feromona, el grafo que
la representa debe estar en el panel de la izquierda (Ver Figura
6) que tiene mayores dimensiones, para lograr la
modificación con más precisión. Al presionar
con clic izquierdo dicho panel, sobre los nodos que conforman el
arco al que se le quiere modificar la huella de feromona, se
muestra una pequeña ventana como la de la Figura 7 que
especifica el arco seleccionado y la cantidad de feromona que
presenta y contiene un edit donde se debe introducir un valor que
significa el porciento del valor actual que se le quiere
adicionar o disminuir. Si se escribe 100 se mantiene igual la
cantidad de feromona en el arco, mayor que 100 aumenta y menor
disminuye.

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Figura 6: Matriz de feromona en el
panel principal. Filtrado según cantidad de
feromona.

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Figura 7: Modificar
feromona.

4.9 Filtrar Matriz de Feromonas

Con filtrar matriz de feromona, nos referimos a mostrar
solo los arcos del grafo visualizado que representa la matriz de
feromona, que posean una cantidad de feromona menor o igual al
valor prefijado en el slider "Cantidad de Feromona" (Ver Figura 3
(13)) asociado a la escala de tonos del color gris con que se
dibuja el grafo. Este filtrado puede observarse desde el panel
derecho superior o desde el izquierdo, tal como se ilustra en la
Figura 6, dependiendo de donde este ubicado el grafo.

4.10 Filtrar Soluciones encontradas

Modificando el valor en el slider "Calidad Soluciones"
(Ver Figura 3 (12)) asociado a una escala de colores entre el
rojo y el azul, donde rojo significa mala solución y azul
buena, podemos filtrar las cuatro últimas soluciones
diferentes encontradas según su calidad. Dependiendo del
valor del slider se mostrarán solo las soluciones con una
calidad igual o menor a dicho valor. Este filtrado puede
observarse desde el panel derecho inferior o desde el izquierdo,
tal como se ilustra en la Figura 8, dependiendo de donde
esté ubicado el grafo.

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Figura 8: Soluciones en el panel
principal. Filtrado según calidad de los
caminos.

4.11 Variar velocidad del algoritmo

La velocidad del algoritmo puede ser variada a través
del slider correspondiente (Ver Figura 3 (10)), la velocidad
máxima se alcanza cuando está en el límite
derecho.

4.12 Mostrar con mayor detalle una región
seleccionada

Para mostrar con más detalles una región
en el panel de la izquierda utilizamos el slider del Zoom (Ver
Figura 3 (11)) y los botones de movimiento en varias direcciones:
derecha, izquierda, arriba, abajo y centro (Ver Figura 3
(9)).

Opciones de
Menú

La Barra de Menú de la aplicación (Ver
Figura 3 (5)) consta de cuatro opciones, con nombres que
identifican con palabras breves las funcionalidades de las
mismas: Archivo, Parámetros, Visualizaciones y
Ayuda.

5.1 Archivo

De Archivo se puede elegir cuatro opciones (Ver Figura
9): "Cargar Problema TSP": muestra una ventana de diálogo
similar a la de la Figura 10 para cargar un fichero con
extensión tsp y las características explicadas en
el epígrafe 3, el nombre del fichero cargado
aparecerá en la barra de título de la ventana
principal de la aplicación; "Iniciar ACS": comienza a
resolver el problema cargado con los parámetros prefijados
y el algoritmo Sistema Colonia de Hormigas de la
metaheurística ACO; "Salvar resultados": permite guardar
en un fichero texto los resultados numéricos del algoritmo
para el problema seleccionado, la ventana de diálogo que
tramita esta operación es similar a la que ilustra la
Figura 11 ; y "Terminar": que brinda la posibilidad de abortar la
ejecución de la aplicación, independientemente del
estado en que se encuentre la misma.

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Figura 9: Opción Archivo de la
Barra de Menú.

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Figura 10: Ventana de diálogo
para Cargar problemas TSP.

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Figura 11: Ventana de diálogo
para Salvar resultados.

5.2 Parámetros

En la barra de menú la opción
Parámetros (Ver Figura 12) permite modificar los
parámetros del algoritmo ACS: cantidad de hormigas, tiempo
de ejecución, número de iteraciones del algoritmo,
factor de escalado de feromona y visibilidad (alpha y beta
respectivamente), el parámetro Monografias.comla feromona inicial y la constante de
evaporación. La cantidad de hormigas, el tiempo de
ejecución y el número de iteraciones del algoritmo,
también pueden ser modificados desde la ventana principal
en los edit correspondiente, mostrados en la Figura 3 (14), (17),
(16) respectivamente. El tiempo de ejecución y el
número de iteraciones son condiciones de parada de
algoritmo que pueden utilizarse ambas si se les da un valor mayor
que cero, o solo una si a la otra se le fija el valor cero o un
número negativo.

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Figura 12: Opción
Parámetros de la Barra de Menú.

5.3 Visualizaciones

La opción Visualizaciones de la barra de
menú (Ver Figura 13) posibilita al usuario cargar la
ventana "Mejor/Peor Trayectoria" (Ver Figura 4) y observar la
visualización de las mejores y peores trayectorias que
presentan las hormigas en ese momento; además seleccionar
otra hormiga para que se visualice su recorrido en el panel
"Trayectoria Hormiga" (Figura 3 (1)).

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Figura 13: Opción Visualizar de
la Barra de Menú.

5.4 Ayuda

La opción Ayuda brinda una descripción
sencilla y detallada de cada una de las funcionalidades del
sistema (Ver Figura 14) y los Créditos de la
herramienta.

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Figura 14: Ventana de Ayuda ACOVis
1.0.

 

 

Autor:

Lic. Evelyn Menéndez
Alonso.

 

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