Programación con restricciones

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Hay varias formas de resolver problemas en programación. En la programación con restricciones, un problema se ve como una serie de limitaciones sobre lo que podría ser una solución válida. Este paradigma puede aplicarse para resolver eficazmente un grupo de problemas que pueden traducirse en variables y restricciones o representarse como una ecuación matemática. En lugar de definir un conjunto de instrucciones con una única forma obvia de calcular los valores, la programación con restricciones declara las relaciones entre las variables dentro de las restricciones. Un modelo final permite calcular los valores de las variables independientemente de la dirección o los cambios.

¿Qué es la programación con restricciones?

La programación con restricciones (CP) es un paradigma para resolver problemas combinatorios que se basa en una amplia gama de técnicas de inteligencia artificial, informática e investigación operativa. En la programación con restricciones, los usuarios declaran las restricciones sobre las soluciones factibles para un conjunto de variables de decisión. Las restricciones difieren de las primitivas comunes de los lenguajes de programación imperativos en que no especifican un paso o una secuencia de pasos a ejecutar, sino las propiedades de una solución a encontrar. Además de las restricciones, los usuarios deben especificar un método para resolverlas. Esto suele basarse en métodos estándar como el retroceso cronológico y la propagación de restricciones, pero puede utilizar código personalizado como una heurística de ramificación específica para el problema. La CP ha sido identificada como una técnica prometedora para resolver eficientemente problemas de optimización discretos. El CP ha encontrado aplicaciones en diversas áreas y ha disfrutado de un gran éxito en áreas que implican la optimización combinatoria, como los problemas de asignación y programación. 

Se adapta bien a la resolución de problemas de la vida real porque muchos dominios de aplicación evocan la descripción de restricciones de forma natural.  Veamos algunos ejemplos: en la programación de exámenes en una universidad, las variables de decisión pueden ser las horas y los lugares de los diferentes exámenes, y las restricciones pueden ser sobre la capacidad de cada sala de exámenes (por ejemplo, no podemos programar más estudiantes para examinarse en una sala determinada en cualquier momento que la capacidad de la sala) y sobre los exámenes programados al mismo tiempo (por ejemplo, no podemos programar dos exámenes al mismo tiempo si comparten estudiantes en común). Otro ejemplo puede ser la asignación de puestos en los aeropuertos, donde un avión debe estar aparcado en un puesto disponible durante su estancia en el aeropuerto, la asignación de mostradores en las salas de salida de los aeropuertos, la asignación de amarres a los barcos en un puerto. Asignación de personal cuando las normas y reglamentos de trabajo imponen restricciones difíciles: Elaboración de listas de personal de enfermería en hospitales, asignación de tripulaciones a vuelos, asignación de personal en ferrocarriles. Problemas de programación, como la programación de tratamientos forestales, la programación de la producción en la industria del plástico, la planificación de la producción de aviones militares y de negocios. El uso de restricciones en los sistemas avanzados de planificación y programación se incrementa debido a las tendencias actuales de la fabricación bajo demanda. La gestión y configuración de redes también tiene que ver con los métodos de restricciones: planificación del cableado de las redes de telecomunicaciones en los edificios, reconfiguración de la red eléctrica para programar el mantenimiento sin interrumpir los servicios a los clientes, etc. 

La programación con restricciones se ha aplicado con éxito a problemas tan diversos como el análisis de la estructura del ADN, la programación horaria de los hospitales y la programación de la industria. 

Si tienes un proyecto de programación con restricciones y necesitas ayuda, ¡dínoslo! ¡Seguro que podemos ayudarte!

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