JaCoP: Java Constraint Programming

Xavier Portilla EdoLuis Bernácer Sanchis

Introducción

JaCoP es una librería Java, que permite modelar y resolver problemas con restricciones.

Proporciona primitivas para definir dominios finitos, variables, restricciones y métodos de búsqueda.

Descarga e instalación: Descargar de su página

http://sourceforge.net/projects/jacop-solver Para instalar, simplemente hay que importar el JaCoP-X.jar.

Introducción

JaCoP ha sido desarrollado activamente desde el año 2001.

Fue creado por: Krzysztof Kuchcinski y Szymanek Radosla. Hay un número de personas que han contribuido al

desarrollo JaCoP además de los desarrolladores principales. Ganó en 2011 la medalla de plata MiniZinc Challenge

como resolutor de booleans. Posee una licencia GNU Affero GPL.

Su propósito es declarar que el software cubierto por esta licencia es software libre y protegerlo de intentos de apropiación que restrinjan esas libertades a los usuarios. Si haces alguna modificación debes publicarlo.

Store

Variables y restricciones se almacenan en un Store.

El Store tiene que ser creado antes de variables y de las restricciones.

Store store = new Store();

Variables de dominio finito

IntVar x = new IntVar(store, "X", 1,100); Store donde lo incluyes. String identificativa. Máximo y mínimo posible de valores del

dominio(1,100). También existen en JaCoP variables de

dominio finito que tratan booleans: BooleanVar bv = new BooleanVar(s, "bv");

Conjuntos

Set se define como un conjunto ordenado de números enteros y un dominio.

SetVar s = new SetVar(store, "s", 1, 3); Store donde lo incluyes. String identificatibo. Maximo y minimo posible de conjunto (1,3).

Constraints

JaCoP ofrece restricciones primitivas, como la igualdad, la desigualdad, así como las limitaciones lógicas y condicionales.

También ofrece restricciones globales. Hacen referencia a los predicados en

MiniZinc.

Constraints

Aplicación store.impose( new XeqY(x1, x2)); O descompuesta:

PrimitiveConstraint c = new XeqY(x1, x2); c.impose(store);

Primitive Constraints

JaCoP ofrece un conjunto de restricciones primitivas que incluyen: Operaciones aritméticas básicas (+, -, *, /). Relaciones básicas (=, !=, <, ≤,>, ≥).

Primitive Constraints

Logical and Conditional constraints

JACOP permite la utilización de constraints a partir de predicados lógicos:

Global Constraints

Alldifferent IntVar a = new IntVar(store, "a", 1, 3); IntVar b = new IntVar(store, "b", 1, 3); IntVar c = new IntVar(store, "c", 1, 3); IntVar[] v = {a, b, c}; Constraint ctr = new Alldifferent(v); store.impose(ctr);

Global Constraint

Cumulative IntVar[] o = {O1, ..., On};

IntVar[] d = {D1, ..., Dn};IntVar[] r = {AR1, ..., ARn};IntVar Limit = new IntVar(Store, "limit", 0, 10); Constraint ctr = Cumulative(o, d, r, Limit);

Global Constraints

Count Circuit Element Distance Knapsac

k Regular Geost Binpacki

ng

Diff2 Assignme

nt Values Global

cardinality NetworkFl

ow Max y Min

Set Constraints

Se trata de restricciones sobre conjuntos. SetVar s1 = new SetVar(store, "s1", 1, 3);

SetVar s2 = new SetVar(store, "s1", 4, 6); SetVar s = new SetVar(store, "s", 1,10); Constraint c = new AunionBeqC(s1, s2, s);

Set Constraints

Búsqueda de la solución

Se elige el método de búsqueda que se desee para hallar la solución. Ejemplo: s = new DepthFirstSearch<TipoVariable>();

(primero en profundidad) Seguidamente se selecciona algunos parámetro

que determinan la heurística del método de búsqueda seleccionado. A esto se le llaman Select. Ejemplo: select = new

InputOrderSelect<tipoVariable>(store, variable , valor del domino a coger);

Búsqueda de la solución

Finalmente solo nos queda llamar al método labeling de nuestro algoritmo de búsqueda. Ejemplo: s.labeling(store, select); Este método imprime por pantalla una

solución a parte de información adicional, como nodos expandidos, número de decisiones tomadas, etc…

Este método devuelve true si se ha encontrado al menos alguna solución, false en caso contrario.

Ejemplo 1

Colorear un grafo no dirigido.

Ejemplo 2

El Problema de las n-reinas. En JaCoP con 50 reinas tarda

aproximadamente unos 156 ms. En MiniZinc lo tuvimos que parar a los 20

minutos de ejecución ya que aun no había encontrado ninguna solución.

Conclusiones

Al ser una librería de Java, tenemos todas las prestaciones de éste lenguaje de programación.

Tiene una sintaxis bastante sencilla de entender si tienes conocimientos básicos de lenguajes orientados a objetos y de lenguajes de restricciones.

Es bastante veloz, al contrario que MiniZinc, pero no es tan rápido como otros lenguajes de restricciones o librerías, como Gecode o Comet.