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Análise Comparativa de Estratégias de Controle Populacional em Algoritmos Genéticos Aplicados ao Problema das N-Rainhas

Artigo de TCC que compara substituição total, substituição parcial, elitismo e controle por idade, com o mesmo orçamento de avaliações da função de aptidão no problema das N-Rainhas.

Esta página apresenta o artigo de TCC de Vinícius Rubin e Igor Yepes, do Instituto Federal Farroupilha — Campus Frederico Westphalen. O texto científico completo está disponível em português.

Ler o artigo completo em PDF · Acessar o repositório e os fontes LaTeX

O problema e o objetivo

O problema das N-Rainhas consiste em posicionar N rainhas em um tabuleiro N × N sem que elas se ataquem. O trabalho investiga como diferentes políticas de preservação e substituição de indivíduos afetam a convergência, a qualidade das soluções e o custo computacional de algoritmos genéticos aplicados a esse problema.

A representação por permutação elimina conflitos em linhas e colunas. A função de aptidão avalia os conflitos diagonais, buscando uma configuração sem ataques.

Estratégias comparadas

EstratégiaPolítica de controle populacional
Substituição totalRenovação de toda a população a cada geração.
Substituição parcialSubstituição de 25% da população.
ElitismoPreservação dos 10% melhores indivíduos.
Controle por idadeRenovação por tempo de vida, inspirada no GAVaPS, com população variável.

Protocolo experimental

Para comparar as políticas, o estudo mantém os operadores genéticos constantes e adota o mesmo orçamento de avaliações da função de aptidão:

  • População inicial de 100 indivíduos.
  • Seleção por torneio binário e cruzamento OX.
  • Mutação por troca com taxa de 10%.
  • 100 execuções independentes por configuração.
  • Encerramento ao encontrar uma solução válida ou atingir 2 × P × N avaliações, em que P é o tamanho da população inicial e N é o número de rainhas.

A análise considera taxa de sucesso, qualidade das soluções, avaliações consumidas, gerações e tempo de execução. A ferramenta experimental é descrita no artigo como uma implementação em Python com NumPy, Numba e Matplotlib.

Principais resultados

Nas condições avaliadas, o controle por idade apresentou bom equilíbrio entre qualidade e eficiência em instâncias intermediárias. O elitismo se destacou em instâncias maiores, com maior custo de tempo. As estratégias de substituição total e parcial perderam desempenho conforme o tamanho do problema aumentou.

Esses resultados mostram a importância da política de renovação da população na dinâmica da busca evolutiva. Os gráficos e a discussão completa estão no PDF original.

Materiais disponíveis e limitações

O repositório reúne o PDF do artigo, os fontes LaTeX, a bibliografia em BibTeX e os gráficos. O código dos experimentos, as sementes e os dados brutos não estão incluídos; compilar o documento reconstrói o artigo, mas não reproduz os experimentos.

As conclusões se referem ao problema e aos parâmetros estudados. O trabalho aponta como limitações o uso de um único problema, os parâmetros fixos e a ausência de análises estatísticas formais aprofundadas.

Artigo original

Título: Análise Comparativa de Estratégias de Controle Populacional em Algoritmos Genéticos Aplicados ao Problema das N-Rainhas.

Autores: Vinícius Rubin e Igor Yepes.

Instituição: Instituto Federal Farroupilha — Campus Frederico Westphalen.

Consultar o PDF original e os materiais do trabalho no GitHub.

A data exibida nesta página corresponde à inclusão no site, em 14 de outubro de 2026.

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