K-INFO
HU
EN
Belépés

Rendszeroptimalizálás

System Optimisation
A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete:
2026. March 21.
Hatályosság vége:
Tantárgy neve (magyarul, angolul)
Rendszeroptimalizálás
System Optimisation
Tantárgykód BMEVISZMA10
Tantárgyjelleg
Képzési szint
Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves)
Kurzustípus elmélet gyakorlat laboratóriumi gyakorlat
óraszám (heti) 4 0 0
jelleg (kapcsolt/önálló)
Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa vizsga
Tantárgy kreditértéke 5
Tantárgyfelelős
DR. Szeszlér Dávid
beosztás: egyetemi docens
Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység
Számítástudományi és Információelméleti Tanszék
Kar Villamosmérnöki és Informatikai Kar
Tantárgy weboldala http://cs.bme.hu/rendszeropt
Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege
Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény nincs
Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény nincs
Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény nincs
Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény nincs
Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel nincs

Célkitűzés

Tantárgyprogram
1-2. Lineáris és egészértékű programozás: A páros gráfban maximális méretű párosítás keresésére szolgáló javító utas algoritmus ismétlése. Egerváry algoritmusa maximális összsúlyú párosítás és teljes párosítás keresésére páros gráfban.

3-4. Lineáris és egészértékű programozás: A lineáris programozás alapfeladata, a megoldhatóság és korlátosság kérdései. Kétváltozós lineáris programozási feladatok grafikus megoldása. A lineáris programozás bonyolultsága. Gyakorlati életben felmerülő problémák formalizálása lineáris programozási feladatként.

5-6. Lineáris és egészértékű programozás: Az egészértékű programozás alapfeladata, annak bonyolultsága. Korlátozás és szétválasztás (Branch and Bound) módszer egészértékű programok megoldására. Gyakorlati életben felmerülő problémák formalizálása egészértékű programozási feladatokként.

7-8. Lineáris és egészértékű programozás: A lineáris programozás alapfeladatának mátrixos alakja. Szükséges és elégséges feltételek lineáris egyenletrendszerek nemnegatív változókkal való, illetve lineáris egyenlőtlenségrendszerek megoldhatóságára: a Farkas-lemma.

9-10. Lineáris és egészértékű programozás: Szükséges és elégséges feltételek a lineáris program célfüggvényének korlátosságára. A lineáris programozás dualitástétele.

11-12. Lineáris és egészértékű programozás: Hálózati folyamfeladatok formalizálása lineáris programozási feladatként: a maximális folyam, a minimális költségű folyam, illetve a többtermékes folyamprobléma.

13-14. Lineáris és egészértékű programozás: Egészértékű programozás totálisan unimoduláris együtthatómátrixszal. Alkalmazások páros gráfok párosításaival, hálózati folyamokkal és intervallumrendszerek színezésével kapcsolatos problémákra.

15-16. Közelítő algoritmusok: NP-nehéz problémák kezelése. NP-nehéz problémák polinomiális időben megoldható speciális esetei: erőforrások ütemezése, maximális független ponthalmaz keresése, élszínezés.

17-18. Közelítő algoritmusok: Additív hibával közelítő algoritmus fogalma. Additív hibával közelítő algoritmusok színezési problémákra, a leghosszabb kör keresésének feladata. Multiplikatív hibával közelítő algoritmus fogalma, a maximális páros részgráf probléma.

19-20. Közelítő algoritmusok: A minimális lefogó ponthalmaz probléma. A súlyozott halmazfedési feladat: NP-nehézsége, approximációs algoritmus.

21-22. Közelítő algoritmusok: Steiner-fák: approximációs algoritmus a metrikus és az általános esetre. Az utazóügynök probléma, 2-approximációs algoritmus az utazóügynök probléma metrikus esetére.

23-24. Közelítő algoritmusok: Christofides algoritmusa az utazóügynök probléma metrikus esetére. Teljesen polinomiális approximációs séma fogalma, a részösszeg probléma.

25-26. Ütemezési algoritmusok: Ütemezési feladatok típusai. Egygépes ütemezések, listás ütemező algoritmus párhuzamos gépek esetén. Listás ütemezés LPT, illetve leghosszabb út szerinti sorrendben megelőzési feltételekkel és azok nélkül, Hu algoritmusa.

27-28. Ismétlés, összefoglalás, a tanult anyagrészek rendszerezett áttekintése. A szóbeli vizsgára vonatkozó aktuális vizsgatételsor és az egyes vizsgatételekkel kapcsolatos részletes elvárások ismertetése.
A tantárgy az operációkutatás és a kombinatorikus optimalizálás néhány területére nyújt bevezetést. A téma legfontosabb algoritmusainak, módszereinek és azok korlátainak ismertetése mellett célul tűzi ki, hogy ezek gyakorlati alkalmazási lehetőségeit is bemutassa. A tantárgy által érintett főbb témakörök: lineáris- és egészértékű programozás, közelítő algoritmusok és ütemezési algoritmusok. A tantárgy további célja, hogy a mérnökinformatikus BSc képzés Bevezetés a számításelméletbe 1 és 2, valamint Algoritmuselmélet című tárgyai során korábban megszerzett ismereteket alkalmazza, elmélyítse, azok elméleti hátterét jobban megvilágítsa.

Tanulmányi eredmények

Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:

Tudás

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Képességek

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Attitűd

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Autonómia és felelősség

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Oktatási módszertan

Heti 4 óra előadás Mindegyik előadás második felében önálló feladatmegoldás zajlik.

Tanulástámogató anyagok

Online források
Jordán Tibor, Recski András, Szeszlér Dávid: Rendszeroptimalizálás, Typotex Kiadó, 2004, 2011.; A közelítő algoritmusok és az ütemezési algoritmusok anyagrészhez a tárgy honlapján elérhető online jegyzet is rendelkezésre áll: https://cs.bme.hu/rendszeropt/kozelito.pdf; Ugyancsak elérhető a tárgy honlapján egy online jegyzet a lineáris és egészértékű programozás anyagrész végéhez, az "Egészértékű programozás totálisan unimoduláris együtthatómátrixszal" témakörhöz: https://cs.bme.hu/rendszeropt/ip+tu.pdf; A zárthelyikre való felkészülést az elmúlt több, mint 10 év zárthelyi példasorai és az azokhoz készült pontozási útmutatók segítik, melyek szintén a honlapról érhetők el.

A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek

Tudás típusú kompetenciák
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
lineáris algebra, gráfelmélet és algoritmuselmélet alapjai
Képesség típusú kompetenciák
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák
(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)
lineáris algebra, gráfelmélet és algoritmuselmélet alapjai
Általános szabályok
Követelmények: Szorgalmi időszakban:   Zárthelyi dolgozat: A félév folyamán egyetlen zárthelyit íratunk. A félévvégi aláírás megszerzésének feltétele a zárthelyin legalább 40%-os eredmény elérése. Nagy házi feladat: Két beadandó házi feladatot tűzünk ki: egyet a lineáris és egészértékű programozás, egyet pedig a közelítő és ütemezési algoritmusok anyagrészből. Ezeknek a feladatoknak a megoldása a megfelelő, tanult anyagrészek gyakorlati alkalmazását kívánja meg. A nagy házi feladatok beadása és azoknak az elfogadása feltétele a tárgyból kapható megajánlott jegy megszerzésének (lásd alább). Korábbi félévben szerzett aláírás: Azok a hallgatók, akik egy korábbi félévből érvényes aláírással rendelkeznek, megkísérelhetik újból megírni a zárthelyit, hogy a korábbi zárthelyi eredményein javítsanak. Erre az esetre az alábbi feltételek vonatkoznak: Ha sikerül újra teljesíteni az aláíráshoz szükséges feltételeket, akkor a vizsgajegybe (lásd lentebb) az így kapott eredmény számít bele (akkor is, ha ez rosszabb).Ha nem sikerül újra teljesíteni az aláíráshoz szükséges feltételeket, akkor az aláírás nem vész el, de a vizsgajegybe csak az aláírás megszerzéséhez szükséges minimális pontszámot számítjuk be.Ha egy érvényes aláírással rendelkező hallgató az aktuális félévben legalább egy zárthelyin megjelenik, azt úgy tekintjük, hogy az illető kísérletet tett az aláírás feltételeinek újbóli teljesítésére (és rá a fenti feltételek vonatkoznak). Ellenkező esetben a legutolsó olyan félévbeli teljesítményt vesszük figyelembe, amikor a hallgató megkísérelte az aláírás feltételeinek teljesítését.Vizsgaidőszakban:   A tárgy vizsgajegye kétféleképpen szerezhető meg. Megajánlott jegy: Megajánlott vizsgajegy megszerzéséhez két feltételt kell teljesíteni: a két nagy házi feladat (lásd fentebb) beadása és elfogadása;a zárthelyin (beleértve a pótlásokat is) legalább 55%-os eredmény elérése.Azoknak, akik ezeket teljesítik, a zárthelyin elért eredményük alapján ajánlunk meg vizsgajegyet: legalább 55%-os eredményért elégséges,legalább 70%-os eredményért közepes,legalább 85%-os eredményért pedig jóvizsgajegyet ajánlunk meg. Megajánlott jegyet vizsgakurzuson nem lehet szerezni. Szóbeli vizsga: Aki aláírással rendelkezik, de a zárthelyivel és a nagy házi feladatokkal nem szerzett (legalább elégséges) megajánlott jegyet, vagy a megszerzett megajánlott jegyén javítani szeretne, az a vizsgaidőszakban szóbeli vizsgát tehet. Ha egy hallgató jelentkezik a Neptunban a vizsgára, akkor a megajánlott jegyét a továbbiakban nem tekintjük érvényesnek. Ilyenkor a vizsgajegyben a zárthelyi eredményét 40%-os súllyal vesszük figyelembe. Pótlási lehetőségek: A zárthelyit a szorgalmi időszakban írt pótzárthelyin vagy a pótlási héten írt díjköteles pótlási alkalmon lehet pótolni. Ezeken korábban megírt, eredményes zárthelyi javítása is megkísérelhető, de csak azzal a feltétellel, hogy ilyenkor mindenképpen az új pontszám lesz érvényes, akkor is, ha az rosszabb, mint az eredeti. Ez alól egy kivétel van: ha a hallgató az aláíráshoz szükséges 40%-os eredményt elérte, de a javítónak szánt zárthelyi új pontszáma 40% alatti, akkor a hallgató az aláírást megkapja, de a zárthelyi eredményét a vizsgán 40%-oskét vesszük figyelembe. Ha azonban egy hallgató egy zárthelyin legalább 55%-os eredményt ér el, majd egy javítónak szánt új zárthelyin 55% alatti eredményt ér el, akkor a (fentiek szerinti) megajánlott jegyét elveszíti. A beadott, de el nem fogadott nagy házi feladatok tetszőleges számú alkalommal újra beadhatók, amíg elfogadásra nem kerülnek. A nagy házi feladatok (utolsó) beadására a pótlási hét utolsó előtti munkanapjának végéig van lehetőség.
Teljesítményértékelési módszerek
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya

Nincs megadva részarány.

Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Vizsgarészek részaránya

Nincs megadva részarány.

Érdemjegy megállapítása

Nincs megadva érdemjegy határ.

Jelenléti és részvételi követelmények

Nincs megadva jelenléti követelmény.

Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai

Nincs megadva.

Rövid leírás

Nincs megadva.

Részletes leírás

Nincs megadva.

Ajánlott tantárgyak

Nincs megadva.

A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka

Nincs megadva munkaidő bontás.

Tantárgykövetelmények hatályossága
Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:
Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:
Tantervi elhelyezés

Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.