A Deus por estar sempre comigo. Aos meus pais, por terem me incentivado no caminho das ciências e por sempre terem feito tudo o que estava ao alcance para que eu pudesse chegar até esta tese. A minha querida esposa Camila, por estar sempre ao meu lado, pela sua dedicação e apoio durante todos esses anos, e pela grande contribuição nos vários trabalhos desenvolvidos durante a realização desta tese. Ao meu orientador, professor Caetano, pela orientação durante o mestrado e o doutorado, agradeço seu apoio, incentivo e confiança, seus conselhos foram essenciais para a minha formação como pesquisador. A professora Agma, pela co-orientação e pelos conselhos preciosos. A professora Franklina M. B. Toledo pelo auxílio com os métodos de programação linear e não-linear e com os métodos de avaliação de problemas de otimização. Aos professores Josiane M. Bueno (in memorian), Eduardo R. Hruschka e Cristina D. A. Ciferri pela orientação no Programa de Aperfeicoamento de Ensino. A professora Cláudia A. Martins (UFMT), pela amizade, incentivo e pelas valiosas cartas de recomendação. Aos professores Mauro Biajiz e Ricardo Ciferri (UFSCAR) pelas dicas nas reuniões do grupo de pesquisa. Ao professor Christos Faloutsos (Carnegie Mellon) pelas sugestões. Ao professor Vassilis Tsotras (University of California em Riverside) por me receber em seu grupo de pesquisa e me orientar durante meu estágio sanduíche. Ao amigo Marcos R. Vieira pela grande ajuda durante minha estadia em Riverside. Aos amigos que me receberam em seus lares (mais conhecidos como repúblicas), Caio e Guilherme