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Mathématiques Discussion :

Equilibrage balance à plateaux : approche mathématique ?


Sujet :

Mathématiques

  1. #1
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    Par défaut Equilibrage balance à plateaux : approche mathématique ?
    Bonjour,

    Je cherche à trouver en un minimum d'itérations la solution à ce problème :
    - une balance à plateaux
    - une série de poids pour le plateau de gauche (en grammes) :
    - 7991/6765/2584/987/377/144/55/21/8/3/1
    - une série de poids pour le plateau de droite (en grammes) :
    - 10946/4181/1597/610/233/89/34/13/5/2
    - le but du jeu est d'équilibre les plateaux avec le poids le plus lourd.

    En le faisant bestialement, avec un algorithme qui calcule pour chaque plateau toutes les combinaisons de poids (2047 combinaisons), et faisant le rapprochement pour les 2 plateaux, j'arrive à un poids de 17572 par plateau ...

    Seulement, mon algo est un peu long :
    - 2047 combinaisons par côté,
    - 2047*2047 confrontations pour trouver le plus grand poids commun

    Sur les confrontations je peux facilement gagner en triant les combinaisons de poids et en comparant en partant de chaque côté par les plus lourdes.

    Mais peut-on ne pas calculer toutes les ((2 puissance n) -1) combinaisons de poids par plateaux ?

    Y'a-t-il une approche mathématique ou algorithmique du problème qui permettrait d'aller beaucoup plus vite ?

    Merci

  2. #2
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  3. #3
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    si c'est une solution à ce probème en particulier, on peut sans doute optimiser (vue la règle utilisée pour la valeur des poids).
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  4. #4
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    Il me semble (je suis sûr) que la règle n'est pas vérifiée pour le nombre 7991, erreur de frappe où est-ce volontaire ?
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  5. #5
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    Citation Envoyé par Trap D Voir le message
    Il me semble (je suis sûr) que la règle n'est pas vérifiée pour le nombre 7991, erreur de frappe où est-ce volontaire ?
    ca doit être volontaire sinon il n'y aurait pas de solution pour parvenir à un équilibre.
    ALGORITHME (n.m.): Méthode complexe de résolution d'un problème simple.

  6. #6
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    Citation Envoyé par pseudocode Voir le message
    ca doit être volontaire sinon il n'y aurait pas de solution pour parvenir à un équilibre.
    Oui effectivement il faut pouvoir équilibrer la balance.

    Citation Envoyé par pseudocode Voir le message
    si c'est une solution à ce probème en particulier, on peut sans doute optimiser (vue la règle utilisée pour la valeur des poids).
    Et bah non, les valeurs données ne sont qu'un exemple. Je ne connais pas à l'avance la valeur des poids, ni leur nombre. Par contre il me faut dire si ça peut s'équilibrer, et si oui à quelle valeur, et ce le plus vite possible ...
    J'ai fais un essai avec 13 poids de chaque côté, ça a pris 26s sur mon (vieux) PC pour tester toutes les combinaisons ...

    Citation Envoyé par Trap D Voir le message
    J'ai l'impression que ça ressemble fort au problème du sac à dos.
    Je me garde le lien dans un coin, j'irais jeter un coup d'oeil demain (trop sommeil là tout de suite maintenant )


    En tout cas, pour vos réponses.

  7. #7
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    ben ya deja une approche "bete" (ben oui, quoi, c'est moi ). Et c'est pas en Cnm..

    prendre le poids le plus fort d'une liste. Chercher dans l'autre la somme des poids jusqu'au poids inferieur (compris).
    Si somme < poids, enlever poids de la liste, et iterer avec le poids le plus fort suivant (eventuellement dans l'autre liste, auquel cas on tente la somme sur la premiere).

    On elimine deja pas mal.... et vite...
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  8. #8
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    Citation Envoyé par pseudocode Voir le message
    ca doit être volontaire sinon il n'y aurait pas de solution pour parvenir à un équilibre.
    Oui, j'y ai repensé par la suite ...
    Je sortais d'une réunion parents-prof, j'ai une excuse M'sieur
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  9. #9
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    Citation Envoyé par souviron34 Voir le message
    prendre le poids le plus fort d'une liste. Chercher dans l'autre la somme des poids jusqu'au poids inferieur (compris).
    Si somme < poids, enlever poids de la liste, et iterer avec le poids le plus fort suivant (eventuellement dans l'autre liste, auquel cas on tente la somme sur la premiere).

    On elimine deja pas mal.... et vite...
    Pas certain. Je reprends l'exemple et je mets en rouge les poids qui ne participent pas à la solution optimale:
    - plateau de gauche : 7991/6765/2584/987/377/144/55/21/8/3/1
    - plateau de droite : 10946/4181/1597/610/233/89/34/13/5/2

    Avec ta solution, j'ai l'impression qu'on laisse tomber le poids 10946 alors qu'il devrait participer. Mais j'ai probablement mal compris.

  10. #10
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    Je ne vois pas trop d'autre solution que d'enumerer toutes les possibilités d'un des deux plateaux, puis de chercher une configuration sur l'autre.

    On peut optimiser un petit peu en éliminant les impossibilités (à la souviron ), mais je ne vois pas autre chose.
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  11. #11
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    Citation Envoyé par pseudocode Voir le message
    ... mais je ne vois pas autre chose.
    Bah ouaih , moi non plus, c'est bien pour ça que je pose la question

    Depuis la version bestiale (en 2047+1023+2047*1023 coups), j'en suis à une version à bien moins de coups ... pour cet exemple là.

    Dans le cas où je n'ai pas de solution, toutes les possibilités sont passées en revue ...

  12. #12
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    Citation Envoyé par barbouille Voir le message
    Pas certain. Je reprends l'exemple et je mets en rouge les poids qui ne participent pas à la solution optimale:
    - plateau de gauche : 7991/6765/2584/987/377/144/55/21/8/3/1
    - plateau de droite : 10946/4181/1597/610/233/89/34/13/5/2

    Avec ta solution, j'ai l'impression qu'on laisse tomber le poids 10946 alors qu'il devrait participer. Mais j'ai probablement mal compris.
    ben non...

    10946 : gauche 7991+6765 > 10946 OK
    7991 : droite : 4181+1597+610+233+89+34+13+5+2 = 6764 > NOT OK
    6765 : droite : ............................................................ > NOT OK
    4181 : gauche : 2584+987+377+144+55+21+8+3+1 = 4180 > NOT OK

    etc...

    Donc ça ne donne pas COMMENT avoir les combinaisons, mais ça limite LE NOMBRE de poids qu'on peut TENTER d'équilibrer...

    on ne pourra pas équilibrer ni 7991, ni 6765, ni 4181 ......



    Et pour le nombre de combinaisons, tu es forcément limité aussi par le nombre de poids compris entre le plus faible et le poids inférieur à celui que tu veux équilibrer....
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  13. #13
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    Citation Envoyé par souviron34 Voir le message
    ben non...

    10946 : gauche 7991+6765 > 10946 OK
    7991 : droite : 4181+1597+610+233+89+34+13+5+2 = 6764 > NOT OK
    6765 : droite : ............................................................ > NOT OK
    4181 : gauche : 2584+987+377+144+55+21+8+3+1 = 4180 > NOT OK

    etc...

    Donc ça ne donne pas COMMENT avoir les combinaisons, mais ça limite LE NOMBRE de poids qu'on peut TENTER d'équilibrer...

    on ne pourra pas équilibrer ni 7991, ni 6765, ni 4181 ......


    Je n'avais effectivement pas compris le critère d'écartement d'un poids.

    Mais ça ne le fait pas quand même puisque tu écartes 7991, 6765 et 4181 qui doivent participer à la solution :
    - plateau de gauche : 7991+6765+2584+144+55+21+8+3+1 = 17572
    - plateau de droite : 10946+4181+1597+610+233+5=17572

    17572g étant le poids d'équilibre (par plateau) le plus grand pouvant être obtenu.

    Je viens de faire un essai en poussant plus loin :
    - les poids ont été choisis de façon à ce que la somme des poids plus petits d'en face fasse poids-1 (en face de 6765, j'ai 4181 à 2 pour une somme de 6764)
    - le dernier poids de gauche (7991) ne respecte pas ceci pour permettre l'équilibrage

    Avec la façon que tu décris il n'y a pas d'équilibrage possible car tous les poids sont éliminés (à part le 10946)

  14. #14
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    Solution trouvée avec 1559 opérations. C'est bien ?

    bon, c'est spécifique a CE problème, sinon ca prend 256356 opérations pour l'algo générique. Je dois pouvoir optimiser avec une recherche tabou.
    ALGORITHME (n.m.): Méthode complexe de résolution d'un problème simple.

  15. #15
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    Citation Envoyé par pseudocode Voir le message
    Solution trouvée avec 1559 opérations. C'est bien ?
    whaou !!! Tu m'intéresses là !!

    Moi pour l'instant il me faut :
    - 2047 opérations pour calculer les 2047 sommes du côté gauche
    - 1023 opérations pour calculer les 1023 sommes du côté droit
    - 2094081 opérations en version bourrin pour la confrontation (en parcourant toutes les confrontations)
    - 220 opérations en version optimisée (mes sommes sont ordonnées, et je pars du plus grand des 2 côtés en baissant le côté le plus grand jusqu'à égalité)

    Ce qui me donne au mieux 2047+1023+220=3290 opérations.

  16. #16
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    Citation Envoyé par barbouille Voir le message
    Moi pour l'instant il me faut :
    - 2047 opérations pour calculer les 2047 sommes du côté gauche
    - 1023 opérations pour calculer les 1023 sommes du côté droit
    - 220 opérations en version optimisée (mes sommes sont ordonnées, et je pars du plus grand des 2 côtés en baissant le côté le plus grand jusqu'à égalité)
    Je tombe à 441 opérations si je calcule les sommes uniquement si j'en ai besoin.

    Par contre en l'absence de solution, je me paluche quand même les 2094081+2047+1023=2097151 opérations.

  17. #17
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    Hum.... j'ai optimisé le cas général jusqu'a 1332 opérations (), soit moins que la version optimisée. J'ai du me gourer quelquepart. (ou pas)

    Code java : Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part
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    package scratch;
     
    import java.util.Arrays;
     
    public class TestBalance {
     
    	static long complexity=0;
     
    	static int[] L1 = new int[] { 7991,6765,2584,987,377,144,55,21,8,3,1 };
     
    	static int[] L2 = new int[] { 10946,4181,1597,610,233,89,34,13,5,2 };
     
    	/**
             * Check if a given weight can be reach using a given list of masses
             * 
             * @param target weight to reach
             * @param L list of masses
             * @param start starting index for enumerating the list (recursive call)
             * @param max sum of masses with index>start 
             * @return true if the given weight can be reach, otherwise false
             */
    	static boolean isPossible(int target, int[] L, int max, int start) {
     
    		for(int i=start;i<L.length;i++) {
    			complexity++;
     
    			// target out of reach -> exit
    			if (target>max) break;
     
    			// IMPORTANT: take the next mass from high to low
    			int w = L[L.length-i-1]; 
     
    			// remaining sum of weights
    			max-=w;
     
    			// found exact match -> SUCCESS !
    			if (target==w) return true;
     
    			// mass is to high, so don't use it -> next 
    			if (w>target) continue;
     
    			// use the current mass and check the rest
    			if (isPossible(target-w, L, max, i+1)) return true;
    		}
     
    		// no match found -> FAIL !
    		return false;
    	}
     
    	public static void main(String[] args) {
     
    		// sorting L1
    		Arrays.sort(L1);
    		complexity+=(int)L1.length*Math.log(L1.length);
     
    		// sorting L2
    		Arrays.sort(L2);
    		complexity+=(int)L2.length*Math.log(L2.length);
     
    		// min/max possible weights using L1
    		int minL1=L1[0],maxL1=0;
    		for(int i=0;i<L1.length;i++) {
    			complexity++;
    			if (L1[i]<minL1) minL1=L1[i];
    			maxL1+=L1[i];
    		}
     
    		// min/max possible weights using L2
    		int minL2=L2[0],maxL2=0;
    		for(int i=0;i<L2.length;i++) {
    			complexity++;
    			if (L2[i]<minL2) minL2=L2[i];
    			maxL2+=L2[i];
    		}
     
    		// min/max possible weights of equilibrium
    		int maxPossible=Math.min(maxL1,maxL2);
    		int minPossible=Math.max(minL1,minL2);
     
    		for(int target=maxPossible;target>=minPossible;target--)
    			if (isPossible(target, L1, maxL1, 0))
    				if (isPossible(target, L2, maxL2, 0))
    					{System.out.println("Winner is: "+target); break;}
     
    		System.out.println("operations: "+complexity);
    	}
    }

    Citation Envoyé par Console
    Winner is: 17572
    operations: 1332
    ALGORITHME (n.m.): Méthode complexe de résolution d'un problème simple.

  18. #18
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    Citation Envoyé par barbouille Voir le message
    Je n'avais effectivement pas compris le critère d'écartement d'un poids.

    Mais ça ne le fait pas quand même puisque tu écartes 7991, 6765 et 4181 qui doivent participer à la solution :
    - plateau de gauche : 7991+6765+2584+144+55+21+8+3+1 = 17572
    - plateau de droite : 10946+4181+1597+610+233+5=17572

    17572g étant le poids d'équilibre (par plateau) le plus grand pouvant être obtenu.

    Je viens de faire un essai en poussant plus loin :
    - les poids ont été choisis de façon à ce que la somme des poids plus petits d'en face fasse poids-1 (en face de 6765, j'ai 4181 à 2 pour une somme de 6764)
    - le dernier poids de gauche (7991) ne respecte pas ceci pour permettre l'équilibrage

    Avec la façon que tu décris il n'y a pas d'équilibrage possible car tous les poids sont éliminés (à part le 10946)
    je crois que tu n'as pas compris... Je n'ecarte pas les poids qui doivent participer a la solution, j'ecarte les poids pour lesquels il n'y a PAS de solution.

    Avec 7991, TU NE PEUX PAS ARRIVER a trouver, pusique la somme de tous les poids inferieurs de l'autre cote est INFERIEURE au nombre.
    Et ainsi de suite...


    NOTE: Ah !!! je viens de relire....

    Tu ne veux pas trouver quel est le plus gros poids qu'on peut equlibrer PARMI la liste des poids, mais quel est le plus gros poids que l'on PEUT equilibrer avec TOUS ces poids.... Autant pour moi desole...
    "Un homme sage ne croit que la moitié de ce qu’il lit. Plus sage encore, il sait laquelle".

    Consultant indépendant.
    Architecture systèmes complexes. Programmation grosses applications critiques. Ergonomie.
    C, Fortran, XWindow/Motif, Java

    Je ne réponds pas aux MP techniques

  19. #19
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    pseudocode, tu es beaucoup plus fin que moi sur le décompte des opérations, du coup il va me falloir adapter mon source pour comparer, mais je ne ferais ça que ce week-end maintenant.

    intéressant, intéressant ...

  20. #20
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    Citation Envoyé par souviron34 Voir le message
    Autant pour moi desole...
    Pô grave, c'est marrant de voir l'intérêt que peut susciter un petit exo comme celui là

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