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ORCID:  http://orcid.org/0009-0002-4128-7741
Tipo de documento: Trabalho de Conclusão de Curso
Tipo de acceso: Acesso Aberto
Título: Comparação de desempenho entre diferentes solvers de otimização linear e inteira
Título (s) alternativo (s): Performance comparison of different linear and integer optimization solvers
Autor: Silva, Layza Nauane de Paula
Primer orientador: Gabriel, Paulo Henrique Ribeiro
Primer miembro de la banca: Santos, Fernanda Maria da Cunha
Segundo miembro de la banca: Brasil, Christiane Regina Soares
Resumen: Este trabalho apresenta uma análise comparativa de desempenho entre quatro solvers open-source para otimização linear e inteira: GLPK (GNU Linear Programming Kit), CBC (COIN-OR Branch and Cut), HiGHS e SCIP (Solving Constraint Integer Programs). O objetivo consiste em avaliar a eficiência computacional desses solvers quando integrados à biblioteca de modelagem Pyomo, em Python, considerando critérios como tempo de execução, qualidade da solução, escalabilidade e estabilidade. A metodologia compreende duas etapas experimentais: validação inicial com problemas clássicos de pequena escala; e avaliação de desempenho em 36 instâncias de maior porte, organizadas simetricamente em três tipos estruturais por problema e seis dimensões crescentes, de 100 a 10000 variáveis. Foram utilizadas instâncias sintéticas geradas de forma controlada para o Problema da Dieta (Programação Linear) e instâncias padronizadas da literatura para o Problema da Mochila (Programação Inteira). Cada solver foi executado 10 vezes por instância, com limite de tempo de 5 segundos por execução, e os resultados foram analisados em termos de média, desvio padrão e taxa de obtenção de soluções ótimas. Os resultados indicam que não existe um solver universalmente superior para todas as classes de problemas. Para Programação Linear, GLPK e HiGHS apresentaram desempenho consistente nas instâncias esparsas, enquanto o CBC se destacou nas instâncias mais densas. Para Programação Inteira, o desempenho variou significativamente conforme a estrutura das instâncias: o GLPK foi o mais rápido em instâncias não correlacionadas e fracamente correlacionadas, mas tornou-se o único solver incapaz de provar otimalidade nas instâncias fortemente correlacionadas em escala alta – caso em que o CBC se mostrou o mais robusto. O SCIP apresentou maior custo computacional nos problemas puramente lineares, comportamento provavelmente relacionado à sua arquitetura orientada à Programação Inteira.
Abstract: This work presents a comparative performance analysis between four open-source solvers for linear and integer optimization: GLPK (GNU Linear Programming Kit), CBC (COIN-OR Branch and Cut), HiGHS, and SCIP (Solving Constraint Integer Programs). The objective is to evaluate the computational efficiency of these solvers when integrated with the Pyomo modeling library in Python, considering execution time, solution quality, scalability, and stability. The methodology comprises two experimental stages: initial validation with classical small-scale problems; and performance evaluation across 36 larger instances, symmetrically organized into three structural types per problem and six increasing dimensions, ranging from 100 to 10000 variables. We used synthetic instances generated under controlled conditions for the Diet Problem (Linear Programming), and standardized instances from the literature for the Knapsack Problem (Integer Programming). Each solver was run 10 times per instance, with a time limit of 5 seconds per run, and the results were analyzed in terms of mean, standard deviation, and the rate of obtaining optimal solutions. The results indicate that there is no universally superior solver across all problem classes. For Linear Programming, GLPK and HiGHS performed consistently on sparse instances, while CBC stood out on denser instances. For Integer Programming, performance varied significantly according to the structure of the instances: GLPK was the fastest in uncorrelated and weakly correlated instances, but became the only solver unable to prove optimality in strongly correlated instances at a high scale – a case in which CBC proved to be the most robust. SCIP showed higher computational cost in purely linear problems, a behavior probably related to its Integer Programming oriented architecture.
Palabras clave: Otimização Matemática
Programação Linear
Programação Inteira
Solvers Open-Source
Pyomo
Python
Área (s) del CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::MATEMATICA DA COMPUTACAO
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Cita: SILVA, Layza Nauane de Paula. Comparação de desempenho entre diferentes solvers de otimização linear e inteira. 2026. 50 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Sistemas de Informação) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/49458
Fecha de defensa: 26-jun-2026
Aparece en las colecciones:TCC - Sistemas de Informação (Uberlândia)

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