CC BY
64разработка алгоритма компьютерной жеребьевки и создания турнирных сеток соревнований по единоборствам
УДК/UDC 796.85:004
Поступила в редакцию 28.06.2021 г.
Кандидат технических наук, доцент Э.Р. Ахмедзянов1 Кандидат педагогических наук, доцент О.Б. Дмитриев1 Доктор педагогических наук, профессор П.К. Петров1
Удмуртский государственный университет, Ижевск
TOURNAMENT BRACKET GENERATION FOR MARTIAL ARTS EVENTS: DIGITAL DRAW ALGORITHM
PhD, Associate Professor E.R. Akhmedzyanov1 PhD, Associate Professor O.B. Dmitriev1 Dr. Hab., Professor P.K. Petrov1
1 Udmurt State University, Izhevsk
Информация для связи с автором: akhmedzianov@gmail.com
□ и
£ г. CL
ч—
О OJ и
CL ' -о с га
О (U .с Н
Аннотация
Цель исследования - разработка алгоритма компьютерной жеребьевки, ориентированного на олимпийскую систему проведения соревнований, учитывающего результаты спортсменов.
Методика и организация исследования. Рассмотрены основные особенности проведения жеребьевки в единоборствах и подходы к автоматизации данного процесса. Сформулированы требования к алгоритму:
- спортсмены, входящие в одну команду (одного региона или одного тренера), должны встречаться в наиболее поздних кругах;
- спортсмены, имеющие самые высокие результаты (рейтинг), также должны встречаться в финальных поединках;
- в результатах жеребьевки должен присутствовать элемент случайности (сетки не должны повторяться по смыслу).
Результаты исследования и выводы. Эксперимент проводился на кафедре «Теория и методика физической культуры, гимнастики и безопасности жизнедеятельности» Института физической культуры и спорта Удмуртского государственного университета. В результате проведенной работы предложен алгоритм, основанный на формировании бинарного дерева с делением списков участников в узлах на две группы, с близким суммарным рейтингом и числом участников от регионов. Реализация алгоритма в составе программного продукта и применение на соревнованиях различного уровня дали положительные результаты, нарекания на турнирные сетки отсутствовали.
Ключевые слова: единоборства, жеребьевка, алгоритм, рейтинг, турнирная сетка, программа компьютерной жеребьевки.
Abstract
Objective of the study was to develop an efficient digital draw algorithm to generate tournament brackets for the martial arts events. Methods and structure of the study. We developed the digital draw algorithm at the Physical Education Theory and Practice, Gymnastics and Life Safety Department of the Physical Education Institute of Udmurt State University. The digital draw algorithm was developed to complement the computer software toolkit for competitive event design, management and reporting by a Martial Arts Draw section. Generally, the modern martial arts communities set the following requirements for a draw algorithm and resultant tournament brackets: (1) Teammates (of the same regional team and/ or trained by the same coach) should compete at the latest stages; (2) Top-ranking athletes should compete in the finals; and (3) The draw system should be reasonably random, with the brackets expected to never repeat.
Every of the above requirements can be met quite simply. Thus, the teammates' matches may be prevented at the early stages by the tournament brackets with a rational numbering system that secures the teammates of the same region/ coach listed in a sequential manner. Individual competitive accomplishments will be fixed in a database of core events with respect to the ratings. Results and conclusion. The digital draw algorithm of our design has been tested beneficial in the Udmurt-Republic-hosted martial arts events, with the digital-draw-algorithm-generated tournament bracket recognized efficient in sorting athletes by their professional skills, competitive ratings, regional teams and coaches. The digital draw algorithm is recommended for application in different sports events that imply draws to group the qualifiers using specific sets of grouping criteria dominated by their professional ranks.
Keywords: martial arts, draw, algorithm, rating, tournament bracket, digital draw algorithm.
Введение. Одним из направлений цифровой трансформации в сфере физической культуры и спорта является разработка и использование в организации и проведении спортивных соревнований компьютерных систем, предназначенных для автоматизации процесса составления документов (протоколов, турнирных сеток и таблиц), повышения объективности подсчета результатов, подведения итогов и снижения временных затрат на организацию соревнований. На сегодняшний день для решения подобных задач во многих видах спорта
применяется отдельный класс программного обеспечения - «Компьютерная система проведения соревнований» (англ. Computer-Aided Tournament System). При этом часть программ ориентируется только на один вид спорта или группу схожих по принципам проведения соревнований [5], другие (например, «Исток-Турнир» компании «Исток-Системы» [4]) могут настраиваться.
Дополнительную сложность представляет наличие достаточно большого количества систем проведения соревнований, основные из которых описаны в рекомендациях
36
http://www.teoriya.ru
№12^ 2021 Декабрь | December
Минспорта России [6]. В последнее время также появляются различные Web-сервисы, предназначенные для создания и ведения турнирных сеток в отдельных видах спорта.
Как известно, особенностью соревнований по многим видам единоборств является достаточно большое количество категорий, что вызвано делением на различные виды поединков и выступлений, возраста и весовые категории. Вследствие этого, при большом количестве участников подготовка сеток может потребовать значительных усилий и времени, что требует привлечения компьютерных технологий.
Одной из основных задач, решаемых при разработке турнирных сеток, является жеребьевка. Качество проведения жеребьевки существенно влияет на конечный результат в аспекте выявления сильнейших спортсменов, объективности и зрелищности проведения финальных поединков соревнований. В большинстве единоборств при проведении поединков преимущественно применяется олимпийская система. Круговая система, когда каждый участник встречается со всеми другими, характеризующаяся максимальной объективностью при определении победителя и призеров, с ростом количества участников ведет к квадратичному увеличению числа поединков и применяется нечасто.
Имеются отдельные работы, рассматривающие задачу оптимальной жеребьевки с учетом специфики рассматриваемого вида спорта [3, 6 и др.]. К сожалению, решение данной проблемы в сфере единоборств в литературе освещено недостаточно. В связи с этим, в настоящее время разработка эффективных алгоритмов проведения жеребьевки и создания качественных турнирных сеток соревнований по единоборствам для использования их в составе компьютерных программ является весьма актуальной проблемой.
Цель исследования - разработать алгоритм оптимальной компьютерной жеребьевки и создания турнирных сеток проведения соревнований по единоборствам по олимпийской системе.
Методика и организация исследования. Эксперимент проводился на кафедре «Теория и методика физической культуры, гимнастики и безопасности жизнедеятельности» Института физической культуры и спорта Удмуртского государственного университета. В ходе работы были разработаны алгоритм проведения жеребьевки и компьютерная система подготовки документов для организации и проведения соревнований по единоборствам «Жеребьевка единоборств» [2].
В области спортивных единоборств можно выдвинуть следующие требования к алгоритму жеребьевки и получаемым по ее итогам турнирным сеткам:
- спортсмены, входящие в одну команду (одного региона или одного тренера), должны встречаться в наиболее поздних кругах;
- спортсмены, имеющие самые высокие результаты (рейтинг), также должны встречаться в финальных поединках;
- в результатах жеребьевки должен присутствовать элемент случайности (сетки не должны повторяться по смыслу).
Каждое из требований в отдельности может быть выполнено достаточно просто. Исключение пересечения спортсменов из одного региона в ранних кругах достигается применением турнирных сеток с рациональной нумерацией позиций, в которые производится последовательная запись спортсменов одного региона за другим. Обеспечение учета предыдущих результатов спортсмена приводит к необходимости ведения базы данных результатов выступлений участников на основных соревнованиях и расчета рейтинга. Определение рейтинга спортсменов является отдельной проблемой, один из примеров решения которой для спортивной борьбы
Рис. 1. Бинарное дерево турнирной сетки (а) и его представление массивом (б)
Создание турнирной сетки в алгоритме происходит в два основных этапа:
1) построение бинарного дерева с одновременной жеребьевкой;
2) создание протокола по бинарному дереву.
представлен в работе [1]. Таким образом, задачу спортивной жеребьевки можно отнести к многокритериальной оптимизации. При небольшом количестве участников или наличии достаточного времени с данной задачей успешно справляются опытные главные секретари. При проведении крупных соревнований и в случае жеребьевки в день соревнований становится необходимым проведение компьютерной жеребьевки.
Исходными данными для алгоритма служит список спортсменов соревновательной категории с указанием их имени, фамилии, отчества, рейтинга, региона и тренера. Формирование турнирной сетки при олимпийской системе проведения соревнований сводится к построению бинарного дерева, корневым узлом которого является победитель, узлами второго уровня - финалисты, третьего - полуфиналисты и т. д. (рис. 1, а). Все терминальные узлы дерева (листья) - спортсмены. При количестве участников в категории N равном степени числа 2, получается полное бинарное дерево и сетка будет заполнена полностью, иначе возникает необходимость предварительного круга. Количество кругов п можно определить из условия 2 "1<И< 2 п. В случае N<2п для получения полного бинарного дерева категория дополняется фиктивными спортсменами с нулевым рейтингом, относящимся к несуществующему региону.
Хранение полного бинарного дерева позволяет отказаться от использования сложных структур данных и ограничиться двумерным массивом размером п+1 строк и 2 п столбцов. Каждый элемент массива - список участников в узле дерева (рис. 1, б). В каждой строке I задействуется 2 и столбцов. Из практики проведения соревнований, количество участников в категории не превышает 64, но и большее количество не накладывает ограничений на объем памяти при данном способе хранения, в то же время значительно упрощается доступ к данным.
Алгоритм представляет собой следующую последовательность шагов:
1. В элемент массива, соответствующий корневому элементу дерева (строка 1=1, столбец ]=1), заносится полный список участников категории.
2. Циклически рассматриваются элементы массива с номером строки I (=1... п) и столбца] (¡=1.2 м). Список участ-
Рис. 2. Фрагмент протокола регистрации
№12 • 2021 Декабрь | December
http://www.teoriya.ru
ПРОТОКОЛ РЕГИСТРАЦИИ
№ № жреб. Пол Фамилия Имя Отчество Дата рождения Полных лет Разряд, звание Вид программы Регион Тренер
1 1 M Спортсмен R=80 15.10.2015 15 Oriental Combat Регион А Тренер А
2 2 M Спортсмен R=55 19.03.2015 15 Oriental Combat Регион В Тренер В
3 3 M Спортсмен R=60 07.07.2014 16 Oriental Combat Регион Б Тренер Б
4 4 M Спортсмен R=30 18.12.2015 15 Oriental Combat Регион А Тренер А
5 5 M Спортсмен R=70 09.10.2015 15 Oriental Combat Регион Б Тренер Б
6 e M Спортсмен R=40 20.09.2014 16 Oriental Combat Регион В Тренер В
7 7 M Спортсмен R=65 25.11.2015 15 Oriental Combat Регион Г Тренер Г
S 8 M Спортсмен R=50 12.10.2015 15 Oriental Combat Регион А Тренер А
Рис. 3. Турнирная сетка, созданная с применением алгоритма
□
и
75 у
£ CL
CL TD С
га
£ о ш
JZ
I—
ников в элементе массива делится на две группы, которые сохраняются в следующей строке (i+1), в столбцах с номерами (2-j- 1) и (2-j). Деление на группы выполняется в следующем порядке:
а) сортировка списка категории в порядке убывания рейтинга спортсменов;
б) отбор из списка 50 % ведущих спортсменов, но не более двух от региона (тренера);
в) добавление ведущих спортсменов в группы с использованием эвристики «змейки» [3]: первый номер рейтинга добавляется в первую группу, второй и третий номера - во вторую, четвертый и пятый номера - снова в первую и т. д. Если спортсмен оказывается в одной группе с товарищем по команде, то производится его перестановка со спортсменом из другой группы, находящимся на одном уровне «змейки». Это позволяет получить приблизительно одинаковый рейтинг в двух группах и избежать встречи ведущих спортсменов регионов в более ранних кругах;
г) формирование команд из оставшихся участников по региону (тренеру) и перестановка участников внутри команды случайным образом;
д) добавление спортсменов из выбранных в случайном порядке команд в группы также с применением «змейки» с учетом равномерного заполнения участниками от региона двух групп.
3. Формируется протокол категории путем переноса информации о реальных участниках из строки i= n+1 и столбцов с номерами j=1...2n в лист регистрации файла формата Microsoft Excel, откуда ссылками автоматически заполняется лист турнирной сетки. Места фиктивных спортсменов в сетке остаются пустыми.
Результаты исследования и их обсуждение. Пример листа регистрации и применения алгоритма для сетки из восьми участников приведен на рис. 2, 3. Описанный алгоритм используется в системе автоматизированной подготовки протоколов и турнирных таблиц соревнований. Данное программное обеспечение прошло апробацию при проведении муниципальных, региональных и межрегиональных соревнований по всестилевому каратэ и комбат-самообороне в Удмуртской Республике. Получены положительные результаты, нарекания на генерируемые турнирные сетки со стороны представителей и тренеров команд отсутствовали.
Выводы. Разработанный алгоритм компьютерной жеребьевки позволяет качественно разводить спортсменов в соответствии с их профессиональным мастерством и соревновательным рейтингом, а также с учетом региона проживания и их тренеров. Алгоритм может быть использован в различных видах спорта, требующих жеребьевки с распределением спортсменов на группы по заданным критериям и учетом их профессионального мастерства.
Литература
1. Апойко Р.Н. Определение рейтинга борцов как важный фактор повышения объективности оценки их мастерства / Р.Н. Апойко, Б.И. Тараканов // Ученые записки университета им. П.Ф. Лес-гафта. - 2014. - № 2 (108). - С. 11-15. - DOI 10.5930/issn.1994-4683.2014.02.108. p11-15.
2. Ахмедзянов Э.Р. Компьютерная система подготовки документов для проведения соревнований по восточным единоборствам / Э.Р. Ахмедзянов, О.Б. Дмитриев, Д.А. Бахмутов // Актуальные проблемы социально-гуманитарных наук: сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции 30 ноября 2017 г.: в 6 ч. - Белгород: ООО Агентство перспективных научных исследований (АПНИ), 2017. - Часть VI. - С. 105-113.
3. Глушань В.М. Методы оптимального автоматизированного формирования турнирных таблиц / В.М. Глушань, А.А. Кажаров, В.К. Пономарев // Программные продукты и системы. - 2015. -№ 3. - С. 226-232.
4. Исток-Турнир - компьютерная программа для обслуживания турниров по индивидуальным видам спорта [Электронный ресурс] / URL: http://ystok.ru/tournament (дата обращения: 31.03.2021).
5. Компьютерная программа «Жеребьевка участников соревнований» [Электронный ресурс] / URL: http://zherebevka.ru/ (дата обращения: 31.03.2021).
6. Методические рекомендации по организации и проведению юношеских и юниорских первенств России, спартакиад и других детско-юношеских всероссийских официальных спортивных мероприятий [Электронный ресурс] / URL: https://minsport.gov. ru/2019/doc/Met-rek-po-org-i-proved-mer.pdf (дата обращения: 31.03.2021).
References
1. Apoyko R.N., Tarakanov B.I. Opredelenie reytinga bortsov kak vazh-ny faktor povysheniya objektivnosti otsenki ikh masterstva [Wrestlers' rating as core factor for more objective assessment of skills]. Uchenye zapiski universiteta im. P.F. Lesgafta. 2014. 2 (108). pp. 1115. DOI 10.5930/issn.1994-4683.2014.02.108. pp. 11-15.
2. Akhmedzyanov E.R., Dmitriev O.B., Bakhmutov D.A. Kompyuter-naya sistema podgotovki dokumentov dlya provedeniya sorev-novaniy po vostochnym edinoborstvam [Computer system for preparing competition documents in martial arts]. Aktualnye problemy sotsialno-gumanitarnyih nauk [Actual problems of social and humanitarian sciences]. Proceedings International research-practical conference, November 30 2017: in 6 vol. Belgorod: Agentstvo perspektivnykh nauchnykh issledovaniy (APNI), 2017. Vol. VI. pp. 105-113.
3. Glushan V.M., Kazharov A.A., Ponomarev V.K. Metody optimalnogo avtomatizirovannogo formirovaniya turnirnykh tablits [Methods of optimal automated formation of tournament brackets]. Programmnye produkty i sistemy. 2015. No. 3. pp. 226-232.
4. Istok-Turnir - kompyuternaya programma dlya obsluzhivaniya turnirov po individualnym vidam sporta [Istok-Tournament - tournament servicing software in individual sports] [Electronic resource] Available at: http://ystok.ru/tournament (date of access: 31.03.2021).
5. Kompyuternaya programma «Zherebevka uchastnikov sorev-novaniy» [Digital draw algorithm for competition participants] [Electronic resource] Available at: http://zherebevka.ru/ (date of access: 31.03.2021).
6. Metodicheskie rekomendatsii po organizatsii i provedeniyu yu-nosheskikh i yuniorskikh pervenstv Rossii, spartakiad i drugikh detsko-yunosheskikh vserossiyskikh ofitsialnykh sportivnykh meropriyatiy [Methodological recommendations for organization and conduct of youth and junior championships of Russia, spartakiads and other children's and youth official national sports events]. [Electronic resource] Available at: https://minsport.gov. ru/2019/doc/Met-rek-po-org-i-proved-mer.pdf (date of access: 31.03.2021).
http://www.teoriya.ru
№12^ 2021 Декабрь | December
