Algoritmos práticos para uma família de soluções de enchimento de água

Muitos problemas de engenharia que podem ser formulados como problemas de otimização restrita resultam em soluções dadas por uma estrutura de enchimento de água; o exemplo clássico é a solução que atinge a capacidade para um canal seletivo em frequência. Para soluções simples de enchimento de água com um único nível de água e uma única restrição (tipicamente, uma restrição de potência), alguns algoritmos foram propostos na literatura para calcular as soluções numericamente. No entanto, outros problemas de otimização resultam em soluções de enchimento de água significativamente mais complicadas que incluem múltiplos níveis de água e múltiplas restrições. Para tais casos, ainda pode ser possível obter algoritmos práticos para avaliar as soluções numericamente, mas apenas após uma inspeção meticulosa da estrutura específica de enchimento de água. Além disso, uma visão unificada dos diferentes tipos de soluções de enchimento de água e os correspondentes algoritmos práticos está faltando. O objetivo deste artigo é duplo. Por um lado, ele revisa os resultados de enchimento de água existentes na literatura de um ponto de vista unificado. Por outro lado, ele fecha a lacuna entre uma ampla família de soluções de enchimento de água e sua implementação eficiente na prática; para ser mais preciso, ele fornece um algoritmo prático para avaliar numericamente uma solução geral de enchimento de água, que inclui as soluções de enchimento de água atualmente existentes e outras que podem possivelmente aparecer em problemas futuros.