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2019 | OriginalPaper | Buchkapitel

An Integer Programming Approach to the Irregular Polyomino Tiling Problem

verfasst von : Vadim M. Kartak, Aigul Fabarisova

Erschienen in: Mathematical Optimization Theory and Operations Research

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

In this paper, new integer programming models of the problem of irregular polyomino tiling are introduced. We consider tiling of finite, square, NxN-sized structure with L-shaped trominoes without any restriction on their number. Each polyomino can be rotated 90\(^{\circ }\), so there are four orientations of the L-tromino. Developed models are effective for small-size instances. For medium- and large-size instances we suggest dividing the initial structure into several equally sized parts and combine the solutions of optimized tilings. We tried to apply new models to the existing information-theoretic entropy-based approach. We conducted computational experiments using IBM ILOG CPLEX package. The problem of irregular polyomino tiling can be applied to the design of phased array antennas where polyomino-shaped subarrays are used to reduce the cost of the array antenna and to reduce the undesired sidelobes radiation. Computational results along with antenna simulation results are presented in the paper.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Golomb, S.: Polyominoes: Puzzles, Patterns, Problems and Packings, 2nd edn. Princeton University Press, Princeton (1996)MATH Golomb, S.: Polyominoes: Puzzles, Patterns, Problems and Packings, 2nd edn. Princeton University Press, Princeton (1996)MATH
2.
Zurück zum Zitat Ostromoukhov, V.: Sampling with polyominoes. ACM Trans. Graph. (SIGGRAPPH) 26(3), 78:1–78:6 (2007)CrossRef Ostromoukhov, V.: Sampling with polyominoes. ACM Trans. Graph. (SIGGRAPPH) 26(3), 78:1–78:6 (2007)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat Vanderhaeghe, D., Ostromoukhov, V.: Polyomino-based digital halftoning. In: IADIS International Conference on Computer Graphics and Visualization 2008, pp. 11–18. ADIS Press, Netherlands (2008) Vanderhaeghe, D., Ostromoukhov, V.: Polyomino-based digital halftoning. In: IADIS International Conference on Computer Graphics and Visualization 2008, pp. 11–18. ADIS Press, Netherlands (2008)
4.
Zurück zum Zitat Mailloux, R.: Phased Array Antenna Handbook, 2nd edn. Artech House, Norwood (2005) Mailloux, R.: Phased Array Antenna Handbook, 2nd edn. Artech House, Norwood (2005)
5.
Zurück zum Zitat Mailloux, R., Santarelli, S., Roberts, T., Luu, D.: Irregular polyomino-shaped subarrays for space-based active arrays. Int. J. Antennas Propag. 2009, 9 (2009)CrossRef Mailloux, R., Santarelli, S., Roberts, T., Luu, D.: Irregular polyomino-shaped subarrays for space-based active arrays. Int. J. Antennas Propag. 2009, 9 (2009)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat Conway, J.H., Lagarias, J.C.: Tiling with polyominoes and combinatorial group theory. J. Comb. Theory Ser. A 53(2), 183–208 (1990)MathSciNetCrossRef Conway, J.H., Lagarias, J.C.: Tiling with polyominoes and combinatorial group theory. J. Comb. Theory Ser. A 53(2), 183–208 (1990)MathSciNetCrossRef
7.
Zurück zum Zitat Wolffram, J.: Packing polyominoes. Oper. Res. 91, 168–171 (1992) Wolffram, J.: Packing polyominoes. Oper. Res. 91, 168–171 (1992)
8.
Zurück zum Zitat Bodlaender, H.L., Van Der Zanden, T.C.: On the exact complexity of polyomino packing. In: Ito, H., Leonardi, S., Pagli, L., Prencipe G. (eds.) 9th International Conference on Fun with Algorithms (FUN 2018), pp. 9:1–9:10. Dagstuhl Publishing (2018) Bodlaender, H.L., Van Der Zanden, T.C.: On the exact complexity of polyomino packing. In: Ito, H., Leonardi, S., Pagli, L., Prencipe G. (eds.) 9th International Conference on Fun with Algorithms (FUN 2018), pp. 9:1–9:10. Dagstuhl Publishing (2018)
9.
Zurück zum Zitat Aigrain, P., Beauquier, D.: Polyomino tilings, cellular automata and codicity. Theoret. Comput. Sci. 147(1–2), 165–180 (1995)MathSciNetCrossRef Aigrain, P., Beauquier, D.: Polyomino tilings, cellular automata and codicity. Theoret. Comput. Sci. 147(1–2), 165–180 (1995)MathSciNetCrossRef
10.
Zurück zum Zitat Keating, K., Vince, A.: Isohedral polyomino tiling of the plane. Discrete Comput. Geom. 21(4), 615–630 (1999)MathSciNetCrossRef Keating, K., Vince, A.: Isohedral polyomino tiling of the plane. Discrete Comput. Geom. 21(4), 615–630 (1999)MathSciNetCrossRef
11.
Zurück zum Zitat Gwee, B.H., Lim, M.H.: Polyominoes tiling by a genetic algorithm. Comput. Optim. Appl. J. 6(3), 273–291 (1996)MathSciNetCrossRef Gwee, B.H., Lim, M.H.: Polyominoes tiling by a genetic algorithm. Comput. Optim. Appl. J. 6(3), 273–291 (1996)MathSciNetCrossRef
12.
Zurück zum Zitat Chirikov, R., Rocca, P., Bagmanov, V., et al.: Algorithm for phased antenna array design for satellite communications. Vestnik UGATU 17(4), 159–166 (2013) Chirikov, R., Rocca, P., Bagmanov, V., et al.: Algorithm for phased antenna array design for satellite communications. Vestnik UGATU 17(4), 159–166 (2013)
13.
15.
Zurück zum Zitat Karademir, S., Prokopyev, O., Mailloux, R.: Irregular polyomino tiling via integer programming with application in phased array antenna design. J. Global Optim. 65(2), 137–173 (2016)MathSciNetCrossRef Karademir, S., Prokopyev, O., Mailloux, R.: Irregular polyomino tiling via integer programming with application in phased array antenna design. J. Global Optim. 65(2), 137–173 (2016)MathSciNetCrossRef
Metadaten
Titel
An Integer Programming Approach to the Irregular Polyomino Tiling Problem
verfasst von
Vadim M. Kartak
Aigul Fabarisova
Copyright-Jahr
2019
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-030-33394-2_18