(CSO) dan Simulated Annealing

171 Pages·2017·0.86 MB·English

IR - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Dyah Ayu Puspitasari. 2018. Hybrid Algoritma Cat Swarm Optimization (CSO)
dan Simulated Annealing (SA) untuk Permasalahan Land Allocation. Skripsi
ini dibawah bimbingan Dr. Herry Suprajitno, M.Si dan Auli Damayanti, S.Si.,
M.Si. Departemen Matematika. Fakultas Sains dan Teknologi. Universitas
Airlangga.

ABSTRAK

Skripsi ini bertujuan untuk menyelesaikan masalah alokasi lahan dengan
mendapatkan urutan masuk dari lahan komponen yang dapat meminimalkan
tinggi lahan yang terpakai menggunakan hybrid algoritma cat swarm optimization
dan simulated annealing serta membuat program komputer menggunakan bahasa
pemrograman C++. Permasalahan alokasi lahan digambarkan dengan penempatan
lahan komponen ke dalam lahan yang tersedia. Beberapa metode telah digunakan
untuk menyelesaikan permasalahan alokasi lahan, salah satunya adalah cat swarm
optimization.
Cat Swarm Optimization (CSO) adalah algoritma yang didapat melalui
pengamatan terhadap perilaku sekumpulan keluarga kucing, sedangkan Simulated
Annealing adalah metode yang meniru perilaku pergerakan atom atom baja yang
dipanaskan kemudian didinginkan secara perlahan. Hybrid algoritma cat swarm
optimization dan simulated annealing merupakan algoritma yang menggabungkan
proses algoritma cat swarm optimization dan simulated annealing . Proses
simulated annealing diletakkan pada solusi terburuk dari cat swarm optimization
pada 10 iterasi pertama. Proses hybrid algoritma cat swarm optimization dan
simulated annealing dimulai dengan input data dan inisialisasi parameter,
membangkitkan posisi dan kecepatan awal, mengevaluasi fungsi tujuan, memberi
nilai SPC, penempatan flag, mode seeking, mode tracing, pemilihan solusi untuk
diproses dengan algoritma simulated annealing, melakukan proses algoritma
simulated annealing terhadap solusi terburuk cat swarm optimization dengan
modifikasi, pencarian lokal, pemilihan, dan penurunan suhu.
Data yang digunakan berupa 2 jenis data dan diselesaikan dengan bahasa
pemrograman C++ menggunakan software Borland C++ 5.0.2. Penyelesaian yang
didapatkan menggunakan program hybrid algoritma cat swarm optimization dan
simulated annealing untuk data pertama dengan jumlah lahan sebanyak 13 unit
dan lebar lahan 200 feet, didapatkan tinggi minimum lahan terpakai adalah 50
feet. Untuk data kedua dengan jumlah lahan 75 unit dan lebar lahan 250 meter,
didapatkan tinggi minimum lahan terpakai adalah 222 meter.

Kata kunci : Penataan Lahan, Algoritma Cat Swarm Optimization, Simulated
Annealing, dan Hybrid.

ix

SKRIPSI HYBRID ALGORITMA CAT... DYAH AYU PUSPITASARI
IR - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Dyah Ayu Puspitasari. 2018. Hybrid Cat Swarm Optimization Algorithm and
Simulated Annealing for Land Allocation Problem. This Thesis was under
guidance of Dr. Herry Suprajitno, M.Si and Auli Damayanti, S.Si., M.Si.
Mathematics Department. Science and Technology Faculty. Airlangga University.

ABSTRACT

This thesis has purpose to solve land allocation problem to get the pack order
of component land into a square of land so that will minimize used object height
using hybrid of Cat Swarm Optimization Algorithm and Simulated Annealing,
and making a computer program of it using C++ languange programming. Land
allocation problem can be presented by placement of component land into a
square of land. Several methods have been used to solve land allocation problems,
ones of which is cat swarm optimization.
Cat Swarm Optimization (CSO) is an algorithm obtained through observation
of the behavior of a family of cats, while Simulated Annealing is a method that
mimics the behavior of later heated steel atomic atoms cool down slowly. Hybrid
of Cat Swarm Optimization algorithm and Simulated Annealing is an algorithm
that combines the process of Cat Swarm Optimization algorithm with Simulated
Annealing. Process Simulated Annealing putting on the bad solution Cat Swarm
Optimization on the 10 first iterasions. Process hybrid algorithm CSO and SA
begins with data input and initialization parameters, raised position and the initial
velocity, evaluate the objective function, giving a value of SPC, the placement of
the flags, seeking mode, tracing mode, electoral solution to be processed by this
algorithm, the process of this algorithm to the solution the worst in the CSO with
modifications, local search, selection, and drop in temperature.
There’s 2 kinds of data being used and solve with C++ programming
language using Borland C++ 5.0.2 software. Using hybrid of cat swarm
optimization algorithm and simulated annealing with C++ programming language,
achieved minimum height from used object is 50 feet for data with 13 component
land and object width 200 feet. Second data with 75 component land and object
width 250 meters, the minimum height achieved is 222 meters.

Key Words : Land Allocation, Cat Swarm Optimization Algorithm, Simulated
Annealing, and Hybrid.

x

SKRIPSI HYBRID ALGORITMA CAT... DYAH AYU PUSPITASARI
IR - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
DAFTAR ISI

Halaman
LEMBAR JUDUL ........................................................................................... i
LEMBAR PERNYATAAN ............................................................................. ii
LEMBAR PENGESAHAN NASKAH SKRIPSI ............................................ iii
LEMBAR PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI ........................................ iv
SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS .................................................... v
KATA PENGANTAR ..................................................................................... vi
ABSTRAK ....................................................................................................... ix
ABSTRACT ..................................................................................................... x
DAFTAR ISI .................................................................................................... xi
DAFTAR TABEL ............................................................................................ xiii
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xv
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xvii
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................ 1
1.1 Latar Belakang ................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah .............................................................................. 2
1.3 Tujuan ................................................................................................ 3
1.4 Manfaat .............................................................................................. 3
1.5 Batasan Masalah ................................................................................ 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 4
2.1 Land Allocation Problemms .............................................................. 5
2.2 Masalah Pengepakan Segi Empat 2 Dimensi ..................................... 5
2.2.1 Strip Packing Problem .............................................................. 6
2.3 Algoritma Cat Swarm Optimization .................................................. 6
2.3.1 Set Solusi dalam Model ............................................................ 7
2.3.2 Seeking Mode .......................................................................... 9
2.3.3 Tracing Mode ............................................................................ 10
2.4 Algoritma Simulated Annealing (SA) ................................................ 11
x

SKRIPSI HYBRID ALGORITMA CAT... DYAH AYU PUSPITASARI
IR - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
2.5 Hybrid ................................................................................................ 13
2.6 Pengkodean ........................................................................................ 13
2.7 Penentuan Nilai Fitness dan Seleksi Roulette Wheel ......................... 14
2.8 Algoritma Pengisian Rekursif ............................................................ 15
2.9 Borland C++ ...................................................................................... 16
2.9.1 Struktur Bahasa C++ ................................................................. 16
BAB III METODOLOGI PENELITIAN......................................................... 20
BAB IV PEMBAHASAN ................................................................................ 29
4.1 Masalah Alokasi Lahan ...................................................................... 29
4.2 Hybrid Algoritma Cat Swarm Optimization dan Simulated
Annealing ........................................................................................... 29
4.2.1 Input Data dan Inisialisasi Parameter ..................................... 30
4.2.2 Membangkitkan Solusi Awal .................................................. 31
4.2.3 Membangkitkan Kecepatan Awal ........................................... 32
4.2.4 Representasi Permutasi ........................................................... 33
4.2.5 Menghitung Nilai Fungsi Tujuan ............................................ 34
4.2.6 Menghitung Nilai Fitness ....................................................... 36
4.2.7 Melakukan Penentuan Flag .................................................... 36
4.2.8 Menentukan Self Position Considering (SPC) ........................ 37
4.2.9 Melakukan Proses Mode Seeking ........................................... 38
4.2.10 Melakukan Proses Mode Tracing ........................................... 39
4.2.11 Penentuan Solusi Terburuk pada CSO .................................... 41
4.2.12 Proses Simulated Annealing ................................................... 42
4.2.13 Menyimpan Solusi Terbaik ..................................................... 43
4.3 Data .................................................................................................... 44
4.4 Contoh Kasus Masalah Alokasi Lahan dengan Menggunakan Data 13
Lahan Komponen yang Diselesaikan Secara Manual ........................ 44
4.5 Program .............................................................................................. 69
4.6 Implementasi Program pada Contoh Kasus Land Allocation ............ 69
4.6.1 Menggunakan Data 13 Lahan Komponen ................................ 69
4.6.2 Menggunakan Data 75 Lahan Komponen ................................ 70
xi

SKRIPSI HYBRID ALGORITMA CAT... DYAH AYU PUSPITASARI
IR - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
BAB V PENUTUP ........................................................................................... 72
5.1 Kesimpulan ........................................................................................ 72
5.2 Saran .................................................................................................. 72
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 73
LAMPIRAN

xii

SKRIPSI HYBRID ALGORITMA CAT... DYAH AYU PUSPITASARI
IR - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
DAFTAR TABEL

Nomor Judul Tabel Halaman
4.1 Spesifikasi dan Ukuran Departemen 45
4.2 Area Komponen dan Dimensi yang Sesuai 45
4.3 Populasi Awal Kucing 46
4.4 Kecepatan Awal Kucing 47
4.5 Hasil Transformasi Kucing pada Populasi Awal 47
4.6 Urutan Masuk Lahan Kucing-1 ( ) 48
4.7 Subspace Setelah Lahan ke-1 Masuk 49
4.8 Subspace Setelah Lahan ke-2 Masuk 49
4.9 Subspace Setelah Lahan ke-3 Masuk 50
4.10 Subspace Setelah Semua Lahan Masuk 51
4.11 Nilai fungsi tujuan masing-masing kucing 52
4.12 flag populasi awal 53
4.13 Nilai fitness terurut dan SPC populasi awal 54
4.14 Hasil update kecepatan kucing 3 55
4.15 Hasil update posisi kucing 3 56
4.16 Hasil transformasi update kucing 3 56
4.17 Perbandingan nilai fitness baru dan nilai fitness lama 57
4.18 Proses Pengcopyan Individu 2 Sebanyak SMP-1 Kali 58
4.19 Penentuan Dimensi untuk Modifikasi 59
4.20 Kandidat Solusi Dalam Seeking Memory Pool Individu 2 60
4.21 Representasi Permutasi dalam SMP-1 individu 2 dan
Fleksibilitas 60
4.22 Tinggi dan Nilai Fitness 61
4.23 Probabilitas Terpilih SMP-1 Individu 2 61
4.24 Probabilitas Relatif SMP Individu 2 62
4.25 Roulette Wheel Individu 2 63
xiv

SKRIPSI HYBRID ALGORITMA CAT... DYAH AYU PUSPITASARI
IR - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
4.26 Kandidat Solusi Dalam Seeking Memory Pool Individu 1 64
4.27 Representasi Permutasi dalam SMP individu 1 dan
Fleksibilitas 64
4.28 Tinggi dan Nilai Fitness SMP Individu 1 65
4.29 Probabilitas Terpilih dan Probabilitas Relatif SMP Individu 1 ( 65
4.30 Roulette Wheel Individu 1 66
4.31 Urutan lahan komponen masuk setelah modifikasi 68
4.32 Perbandingan Solusi Terbaik Data 13 Lahan Komponen 70
4.33 Perbandingan Solusi Terbaik Data 75 Lahan Komponen 71

xv

SKRIPSI HYBRID ALGORITMA CAT... DYAH AYU PUSPITASARI
IR - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Gambar Halaman
2.1 Algoritma Pengisian Rekursif 15
3.1 Flowchart Penyelesaian Land Allocation menggunakan Hybrid
Algoritma CSO dan SA 25
3.2 Flowchart Mode Tracing 27
3.3 Flowchart Mode Seeking 28
4.1 Prosedur Hybrid Algoritma CSO dan SA 30
4.2 Prosedur Input Data dan Inisialisasi Parameter 31
4.3 Membangkitkan Populasi awal 31
4.4 Membangkitan Kecepatan Awal 32
4.5 Prosedur Permutasi Objek 33
4.6 Prosedur Memasukkan Lahan ke Lahan yang Tersedia 35
4.7 Prosedur menghitung nilai fitness tiap kucing 36
4.8 Prosedur penentuan flag 37
4.9 Prosedur menentukan Self Position Considering 38
4.10 Prosedur update kecepatan pada mode seeking 39
4.11 Prosedur update kecepatan pada mode tracing 40
4.12 Prosedur update posisi tiap kucing pada mode tracing  40   
4.13 Prosedur perbandingan fitness lama dan fitness baru 41
4.14 Prosedur penentuan solusi terburuk 42
4.15 Prosedur proses Simulated Annealing 43
4.16 Prosedur menyimpan solusi Terbaik (Global Best) 44
4.17 Lahan ke-1 masuk 49
4.18 Lahan ke-2 masuk 50
4.19 Lahan ke-3 masuk 51

4.20 Hasil penempatan lahan 52

xvi

SKRIPSI HYBRID ALGORITMA CAT... DYAH AYU PUSPITASARI
IR - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Lampiran
1 Data Permasalahan Pengepakan Segi Empat 2D dengan 75 Lahan
Komponen
2 Source Code Program
3 Hasil Running Data Kecil 13 Lahan Komponen
4 Hasil Running Data Besar 75 Lahan Komponen

xiv

SKRIPSI HYBRID ALGORITMA CAT... DYAH AYU PUSPITASARI
IR - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Pada jaman sekarang banyak alokasi penggunaan lahan yang tidak
efisien dan tidak sesuai dengan tata letak lahan yang baik. Hal ini
menyebabkan berbagai dampak negatif, diantaranya meningkatnya
ketidakteraturan tata letak lahan, kerusakan lingkungan, dan hilangnya lahan
yang seharusnya dapat digunakan secara optimal. Penggunaan lahan dapat
diartikan sebagai proses alokasi sejumlah aktivitas atau fungsi lahan yang
berbeda (pertanian, industri, rekreasi atau konservasi) ke dalam unit area yang
lebih spesifik.
(Stewart et al, 2007).
Masalah penataan lahan (land allocation) yakni untuk mengendalikan
segala bentuk efisiensi lahan yang telah ditetapkan, agar terwujudnya tata
letak lahan yang rapi, produktif, nyaman, serta memberikan dampak positif
bagi daerah tersebut. Masalah penataan lahan (land allocation) salah satu
contoh aplikasi masalah pengepakan segi empat 2 dimensi.
Masalah pengepakan segi empat 2 dimensi adalah masalah penempatan
sejumlah item ke objek persegi panjang dengan tujuan meminimalkan ruang
obyek yang digunakan. Proses pengepakan tidak boleh ada yang saling
tumpang tindih antar item satu dengan item lainnya.
(Dereli dan Sena Das, 2006)
Permasalahan land allocation yang didasarkan pada prosedur
permasalahan pengepakan segi empat 2 dimensi ini harus
mempertimbangkan tentang kompleknya masalah yang ada. Selain itu,
pengembangan algoritma yang digunakan untuk menyelesaikan masalah
land allocation haruslah mudah menyelesaikan masalah yang bertujuan untuk
meminimalkan penempatan lahan yang terpakai.
1

SKRIPSI HYBRID ALGORITMA CAT... DYAH AYU PUSPITASARI