Solving the course scheduling problem by constraint programming and simulated annealing

Abstract

Bu çalışmada, NP-tam problem sınıfında olan akademik sınıf programı hazırlama konusu ele alınmıştır. Çalışmanın amacı İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Bilgisayar Mühendisliği Bölümü'nün ders programı hazırlama konusundaki sorununa bir çözüm bulmaktır. Bu amaç doğrultusunda ele alınan problem için iki aşamalı çözüm yöntemi kullanılmıştır. İlk kısımda, kısıtlı programlama tekniği ile ikinci kısımda iyileştirilmek üzere kullanılacak bir ders programı hazırlanmaktadır. İkinci kısımda ise birinci kısımda elde edilen çözüm, benzetimli tavlama yöntemi ile değişik komşu arama algoritmalarıyla birlikte iyileştirilmektedir. Çalışmanın sonucunda elde edilen deneysel verilerin, uygulanan yöntemin farklı zorluktaki problem yapılarında farklı performanslar sergilediği gözlenmiştir. Bu sonuçlar iki farklı ders programı hazırlama problemleri ele alınarak gösterilmiştir. Bütün bunlara ek olarak benzetimli tavlama yönteminde kullanılan komşu arama yöntemleri için değişik algoritmalar denenip etkinlikleri incelenmiştir.

In this study it has been tackled the NP-complete problem of academic class scheduling (or timetabling). The aim of this thesis is finding a feasible solution for Computer Engineering Department of İzmir Institute of Technology. Hence, a solution method for course timetabling is presented in this thesis, consisting of two phases: a constraint programming phase to provide an initial solution and a simulated annealing phase with different neighborhood searching algorithms. When the experimental data are obtained it is noticed that according to problem structure, whether the problem is tightened or loosen constrained, the performance of a hybrid approach can change. These different behaviors of the approach are demonstrated by two different timetabling problem instances. In addition to all these, the neighborhood searching algorithms used in the simulated annealing technique are tested in different combination and their performances are presented.