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E-Book

Einführung in die Constraint-Programmierung

Grundlagen, Methoden, Sprachen, Anwendungen

AutorArmin Wolf, Petra Hofstedt
VerlagSpringer-Verlag
Erscheinungsjahr2007
Seitenanzahl390 Seiten
ISBN9783540681946
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis9,99 EUR
Die Constraint-Programmierung liefert Methoden zur effizienten Modellierung von Systemen oder zur Lösung von Problemen, für die nur unvollständige Informationen vorliegen. Ebenso hilft sie kombinatorische Probleme zu lösen oder komplexe Deduktionssysteme zu entwickeln. Dieses kompakte Lehrbuch führt in die Constraint-Programmierung ein. Neben den Grundlagen stellen die Autoren Sprachen, Methoden und Verfahren zur Modellierung und Lösung von Constraint-Problemen vor. Darüber hinaus betrachten sie deren Anwendungsfelder und veranschaulichen diese anhand typischer Beispiele wie Terminplanung, Finanzwesen, Optimierung, Simulation und Diagnose.

Petra Hofstedt:

Studium der Informatik an der Technischen Universität Dresden, 1995 Abschluss zur Diplom-Informatikerin.- Von 1995 bis 1999 wissenschaftliche Mitarbeiterin an der TU Dresden mit den Forschungs- und Arbeitsschwerpunkten (Deklarative) Programmiersprachen, parallele Programmierung und theoretische Informatik.- 1997 Forschungsaufenthalt an der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen.- Von 1999 bis 2001 wissenschaftliche Mitarbeiterin und seit 2002 wissenschaftliche Assistentin im Fachbereich Informatik der Technischen Universität Berlin (Fachgebiet Übersetzerbau und Programmiersprachen), Forschungs- und Arbeitsgebiete: Constraint-Programmierung, Programmiersprachen und Compilerbau.- 2001 Promotion zum Thema 'Cooperation and Coordination of Constraint Solvers'.

Armin Wolf:

Studium der Informatik an der Universität Karslruhe, 1991 Abschluss zum Diplom-Informatiker.- Von 1992 bis 1994 wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Technischen Hochschule Berlin. Arbeitsschwerpunkte: formale Spezifikationen und deklarative Programmierung.- Seit 1994 wissenschaftlicher Mitarbeiter und Projektleiter am Fraunhofer Institut für Rechnerarchitektur und Softwaretechnik (FIRST) in Berlin. Arbeitsschwerpunkte: Methoden, Verfahren und Anwendungen der Constraint-Programmierung, insbesondere in der Planung.- Oktober 1998 bis Oktober 2003 Forschungskoordinator am Institut FIRST. Unterstützung der Institutsleitung bei der Neustrukturierung des Instituts, dessen wissenschaftliche Ausrichtung sowie dessen Überleitung in die Fraunhofer Gesellschaft. Präsentation des Instituts nach innen und außen.- Seit Januar 1999 stellvertretender Leiter des Bereichs 'Planungstechnik' am Institut FIRST.- 1999 Promotion mit Auszeichnung zur adaptiven regelbasierten Constraint-Programmierung.

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Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Vorwort7
Inhaltsverzeichnis9
Teil I Einführung13
1 Prädikatenlogik14
1.1 Signaturen und Strukturen14
1.2 Terme, Formeln und Gültigkeit16
1.3 Aufgaben22
2 Logische Programmierung23
2.1 Syntax23
2.2 Substitutionen und Unifikation27
2.3 Die Semantik logischer Programme31
2.442
2.5 Logische Programmierung mit Constraints – CLP51
2.6 Aufgaben58
Teil II Constraints, Constraint-Systeme und Constraint- Löser60
3 Constraints und Constraint-Löser62
3.1 Constraints und Constraint-Systeme62
3.2 Erfüllbarkeit und Lösungen67
3.3 Constraint-Löser69
3.4 Aufgaben79
4 Constraints über endlichen Wertebereichen – Finite- Domain- Constraints80
4.1 Constraint-Satisfaction-Probleme81
4.2 Konsistenztechniken82
4.3 Lösungssuche durch Rücksetzen (Backtracking)99
4.4 Praktische Programmierung103
4.5 Aufgaben104
5 Lineare Arithmetische Constraints106
5.1 Lineare (Un-)Gleichungen106
5.2 Die Simplex-Methode108
5.3 Erfüllbarkeit, Projektion und Folgerbarkeit126
5.4 Praktische Programmierung132
5.5 Aufgaben133
Teil III Constraint-Sprachen134
6 Constraint-logische Programmierung (CLP)136
6.1 Zustandsübergangssysteme136
6.2 Syntax und Auswertung Constraint-logischer Programme137
6.3 Deklarative Semantik146
6.4 Logische Programmierung als CLP147
6.5 Aufgaben149
7 Nebenläufige Constraint-logische Programmierung150
7.1 Das Modell der nebenläufigen Constraint- Programmierung151
7.2 Nebenläufige Constraint-logische Programme152
7.3 Anwendungen und Beispiele164
7.4 Aufgaben170
8 Constraint Handling Rules172
8.1 Syntax173
8.2 Deklarative Semantik174
8.3 Operationale Semantik176
8.4 Semantische Zusammenhänge185
8.5 Anwendungen186
8.6 Anmerkungen und Literaturhinweise189
8.7 Aufgaben190
9 Constraint-imperative und Constraint- objektorientierte Programmierung192
9.1 Constraint-imperative Programmierung mit Turtle193
9.2 Constraint-Programmierung in208
mit firstcs208
9.3 Aufgaben224
Teil IV Modellierung von Constraint-Problemen225
10 Realisierung und Verwendung globaler Constraints226
10.1 Paarweise Verschiedenheit227
10.2 Exklusive Belegung einer Ressource239
10.3 Anmerkungen und Literaturhinweise253
10.4 Aufgaben254
11 Symmetrien und Redundanzen257
11.1 Erkennen von Symmetrien257
11.2 Aufbrechen von Symmetrien259
11.3 Redundante Constraints260
11.4 Anmerkungen und Literaturhinweise267
11.5 Aufgaben268
12 Modellierungsbeispiele269
12.1 Kürzeste Golomb-Lineale269
12.2 Teambildung bei Managerseminaren274
12.3 Anmerkungen und Literaturhinweise278
Teil V Lösung von Constraint-Problemen279
13 Die Suche nach Lösungen von CSP280
13.1 Generelle Suchverfahren280
13.2 Das Labeling285
13.3 Verallgemeinerte Lösungssuche293
13.4 Anmerkungen und Literaturhinweise300
13.5 Aufgaben301
14 Optimale Lösungen von CSP303
14.1 Constraint-Optimierungsprobleme (COP)303
14.2 Ein Lösungsverfahren für COP304
14.3 Dichotomisches Optimieren307
14.4 Gleichzeitige Optimierung mehrerer Zielfunktionen310
14.5 Anmerkungen und Literaturhinweise316
14.6 Aufgaben317
A Lösungen318
Lösungen zu Kapitel 1319
Lösungen zu Kapitel 2321
Lösungen zu Kapitel 3328
Lösungen zu Kapitel 4332
Lösungen zu Kapitel 5337
Lösungen zu Kapitel 6342
Lösungen zu Kapitel 7345
Lösungen zu Kapitel 8347
Lösungen zu Kapitel 9352
Lösungen zu Kapitel 10355
Lösungen zu Kapitel 11360
Lösungen zu Kapitel 13361
Lösungen zu Kapitel 14367
Literatur369
Index381

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