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Core estrito de um jogo de apreciação de amigos como uma solução de clustering

Abstract

O agrupamento de dados (clustering) é um conjunto de técnicas que visam analisar um conjunto de dados e dividi-lo em grupos, de modo que os elementos pertencentes a um mesmo grupo sejam semelhantes entre si, enquanto elementos de grupos distintos apresentem diferenças significativas. Uma das formas de se obter um agrupamento de dados é aplicar uma abordagem que gera uma partição do conjunto de dados. Entre as diversas abordagens existentes, algumas são baseadas em conceitos da teoria dos jogos cooperativos, área que estuda interações estratégicas entre agentes racionais e a formação de coalizões entre eles. Em particular, os jogos hedônicos são um tipo de jogo cooperativo em que jogadores tem preferências entre as coalizões que eles podem participar. Diversos conceitos da teoria dos jogos cooperativos já foram aplicados em algoritmos de agrupamento, como o valor de Shapley e, no contexto de jogos hedônicos, o uso de coalizões Nash estáveis. No entanto, no cenário de jogos hedônicos, ainda observa-se uma lacuna na utilização do conceito de núcleo (core), um dos mais robustos e fundamentais da teoria dos jogos cooperativos. Diante disso, este trabalho propõe dois novos algoritmos de clustering, o CEAC e o CEAC++, que identificam as componentes fortemente conexas do grafo associado ao jogo, diferindo no modo de selecionar os amigos de cada jogador. Os algoritmos propostos foram comparados com métodos clássicos, como o k-means, o agrupamento hierárquico e o DBSCAN. Os resultados experimentais indicaram diferenças estatisticamente significativas segundo o teste de Friedman, com diferenças entre o CEAC++ e os métodos k-means e agrupamento hierárquico com ligações complete, single e average, segundo o teste post hoc de Nemenyi, demonstrando o potencial da abordagem proposta.

Abstract in another language

Data clustering is a set of techniques aimed at analyzing a dataset and dividing it into groups such that the elements within the same group are similar to each other, while elements from different groups exhibit significant differences. One way to obtain a data clustering is by applying an approach that generates a partition of the dataset. Among the various existing approaches, some are based on concepts from cooperative game theory, a field that studies strategic interactions among rational agents and the formation of coalitions among them. In particular, hedonic games are a type of cooperative game in which players have preferences over the coalitions they may join. Several concepts from cooperative game theory have already been applied to clustering algorithms, such as the Shapley value and, in the context of hedonic games, the use of Nash-stable coalitions. However, in the context of hedonic games, there remains a gap regarding the use of the core, one of the most fundamental and robust concepts in cooperative game theory. Therefore, this work proposes two new clustering algorithms, the CEAC and CEAC++, which identify the strongly connected components of the graph associated with the game, differing in the way each player’s friends are selected. The proposed algorithms were compared with classical methods, such as k-means, hierarchical clustering, and DBSCAN. The experimental results indicated statistically significant differences according to the Friedman test, with differences observed between CEAC++ and the k-means method as well as hierarchical clustering with complete, single, and average linkage, according to the Nemenyi post hoc test, demonstrating the potential of the proposed approach.

Keywords

Teoria dos jogos, Jogos hedônicos, Agrupamento de dados, Coalizão, Grupos

Área do conhecimento

Ciências Exatas e da Terra

Citation

OLIVEIRA, Alan Gabriel Silva. Core estrito de um jogo hedônico de apreciação de amigos como uma solução de clustering. 2026. Monografia (Graduação em Ciência da Computação) – Universidade Federal do Cariri, Juazeiro do Norte, CE, 2026.

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