Use este identificador para citar ou linkar para este item:
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40824Registro completo de metadados
| Campo DC | Valor | Idioma |
|---|---|---|
| dc.creator | Lopes, Leonardo Brunno Sink | - |
| dc.date.accessioned | 2026-07-17T14:21:56Z | - |
| dc.date.available | 2026-07-17T14:21:56Z | - |
| dc.date.issued | 2026-06-24 | - |
| dc.identifier.citation | LOPES, Leonardo Brunno Sink. Framework de benchmark para seleção de algoritmos de particionamento de grafos. 2026. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Computação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2026. | pt_BR |
| dc.identifier.uri | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40824 | - |
| dc.description.abstract | Sensor networks, social networks, computer systems, road networks, route maps, and scientific datasets can be represented as graphs, that is, sets of elements connected by relationships. In such systems, graph partitioning means dividing the network into balanced parts while reducing the connections cut between them. This task belongs to combinatorial optimization and appears in practical problems involving data organization, computational load distribution, network analysis, and communication reduction between components of a system. Because different graph structures, numbers of parts, and time limits may favor different strategies, the choice of a partitioning algorithm is not universal. This work investigates this variation through an experimental benchmarking framework for the graph partitioning problem, combining graph optimization, controlled experimentation, algorithm selection, and machine learning. The study compared the multilevel partitioners METIS and KaHIP with four metaheuristics implemented in Rust: simulated annealing, tabu search, iterated local search, and GRASP. The campaign evaluated 60 real and synthetic graphs, 298 combinations between graph and number of parts, and seven time limits, resulting in 2,071 complete comparisons. The results show a heterogeneous scenario in which the best choice depends on the instance and the time limit. The metaheuristics obtained 950 strict wins across 45 graphs, with an increase from 30.3 percent at 1 second to 52.0 percent from 60 seconds onward, while the multilevel methods maintained an advantage in other evaluated regions. In a paired comparison with all six algorithms, the inclusion of iterated local search and GRASP produced 135 changes in the winning algorithm, including 74 cases in which the best family changed from multilevel to metaheuristic. To turn these results into interpretable support for decision-making, classification and regression trees were trained as a machine learning technique that produces interpretable rules. These models achieved balanced accuracy between 0.7958 and 0.8810 on the reference binary targets, indicating that part of the observed variation can be described by patterns associated with graph properties, the number of parts, and the time limit. The work delivers an experimental dataset, a temporal comparison protocol between distinct algorithm families, and an interpretable analysis to support instance-specific algorithm selection. The conclusions are limited to the evaluated panel, implementations, and execution environment. | pt_BR |
| dc.language | por | pt_BR |
| dc.publisher | Universidade Tecnológica Federal do Paraná | pt_BR |
| dc.rights | openAccess | pt_BR |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ | pt_BR |
| dc.subject | Teoria dos grafos | pt_BR |
| dc.subject | Algorítmos | pt_BR |
| dc.subject | Benchmarking (Administração) | pt_BR |
| dc.subject | Heurística | pt_BR |
| dc.subject | Aprendizado do computador | pt_BR |
| dc.subject | Graph theory | pt_BR |
| dc.subject | Algorithms | pt_BR |
| dc.subject | Benchmarking (Management) | pt_BR |
| dc.subject | Heuristic | pt_BR |
| dc.subject | Machine learning | pt_BR |
| dc.title | Framework de benchmark para seleção de algoritmos de particionamento de grafos | pt_BR |
| dc.title.alternative | Benchmark framework for graph partitioning algorithm selection | pt_BR |
| dc.type | bachelorThesis | pt_BR |
| dc.description.resumo | Redes de sensores, redes sociais, sistemas computacionais, malhas viárias, mapas de rotas e bases científicas podem ser representados como grafos, ou seja, conjuntos de elementos conectados por relações. Em sistemas desse tipo, particionar um grafo significa dividir a rede em partes equilibradas, reduzindo as conexões cortadas entre elas. Essa tarefa pertence à otimização combinatória e aparece em problemas práticos de organização de dados, distribuição de carga computacional, análise de redes e redução de comunicação entre componentes de um sistema. Como diferentes estruturas de grafo, números de partes e limites de tempo podem favorecer estratégias distintas, a escolha do algoritmo de particionamento não é universal. Este trabalho investiga essa variação por meio de um framework de benchmarking experimental para o problema de particionamento de grafos, combinando otimização em grafos, experimentação controlada, seleção de algoritmos e aprendizado de máquina. Foram comparados os particionadores multilevel METIS e KaHIP e quatro meta-heurísticas implementadas em Rust: simulated annealing, tabu search, iterated local search e GRASP. A campanha avaliou 60 grafos reais e sintéticos, 298 combinações entre grafo e número de partes e sete limites de tempo, formando 2.071 comparações completas. Os resultados mostram um cenário heterogêneo, no qual a melhor escolha depende da instância e do limite de tempo. As meta-heurísticas obtiveram 950 vitórias estritas em 45 grafos, com crescimento de 30,3 por cento em 1 segundo para 52,0 por cento a partir de 60 segundos, enquanto os métodos multilevel mantiveram vantagem em outras regiões avaliadas. Em uma comparação pareada com os seis algoritmos, a inclusão de iterated local search e GRASP produziu 135 mudanças de algoritmo vencedor, incluindo 74 casos em que a melhor família deixou de ser multilevel e passou a ser meta-heurística. Para transformar os resultados em apoio interpretável à tomada de decisão, foram treinadas árvores de classificação e regressão, uma técnica de aprendizado de máquina que produz regras interpretáveis. Esses modelos alcançaram acurácia balanceada entre 0,7958 e 0,8810 nos alvos binários de referência, indicando que parte da variação observada pode ser descrita por padrões associados às propriedades dos grafos, ao número de partes e ao limite de tempo. O trabalho entrega uma base experimental, um protocolo de comparação temporal entre famílias distintas de algoritmos e uma análise interpretável para apoiar a seleção de algoritmos por instância. As conclusões se restringem ao painel, às implementações e ao ambiente avaliados. | pt_BR |
| dc.degree.local | Pato Branco | pt_BR |
| dc.publisher.local | Pato Branco | pt_BR |
| dc.contributor.advisor1 | Barbosa, Marco Antonio de Castro | - |
| dc.contributor.advisor-co1 | Denardin, Gustavo Weber | - |
| dc.contributor.referee1 | Barbosa, Marco Antonio de Castro | - |
| dc.contributor.referee2 | Dal Molin, Viviane | - |
| dc.contributor.referee3 | Casanova, Dalcimar | - |
| dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
| dc.publisher.department | Departamento Acadêmico de Informática | pt_BR |
| dc.publisher.program | Engenharia de Computação | pt_BR |
| dc.publisher.initials | UTFPR | pt_BR |
| dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO | pt_BR |
| Aparece nas coleções: | PB - Engenharia de Computação | |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| frameworkbenchmarkselecaoparticionamento.pdf | 582,88 kB | Adobe PDF | ![]() Visualizar/Abrir |
Este item está licenciada sob uma Licença Creative Commons

