批处理作业调度问题之回溯法

1.问题描述:

给定n个作业的集合{J1,J2,…,Jn}。每个作业必须先由机器1处理,然后由机器2处理。作业Ji需要机器j的处理时间为tji。对于一个确定的作业调度,设Fji是作业i在机器j上完成处理的时间。所有作业在机器2上完成处理的时间和称为该作业调度的完成时间和。

批处理作业调度问题要求对于给定的n个作业,制定最佳作业调度方案,使其完成时间和达到最小。

  例:设n=3,考虑以下实例:


     这3个作业的6种可能的调度方案是1,2,3;1,3,2;2,1,3;2,3,1;3,1,2;3,2,1;它们所相应的完成时间和分别是19,18,20,21,19,19。易见,最佳调度方案是1,3,2,其完成时间和为18。

     限界函数

     批处理作业调度问题要从n个作业的所有排列中找出具有最小完成时间和的作业调度,所以如图,批处理作业调度问题的解空间是一颗排列树     


2.算法设计:

------从n个作业中找出有最小完成时间和的作业调度,所以批处理作业调度问题的解空间是一棵排列树。

  类Flowshop的数据成员记录解空间的结点信息,M输入作业时间,bestf记录当前最小完成时间和,数组bestx记录相应的当前最佳作业调度。

数组x[i],bestx[i],二维数组m[j][i];

数组x记录当前调度;

bestx记录当前最优调度;

初始时,x[i]=i ;      bestx[i]=∞;     (i=0,1,......,n)

二维数组m记录各作业分别在两台机器上的处理时间;

m[j][i]表示在第i台机器上作业j的处理时间


变量f1,f2,cf,bestf;

f1记录作业在第一台机器上的完成时间;

f2记录作业在第一台机器上的完成时间;

cf记录当前在第二台机器上的完成时间和;

bestf记录当前最优调度的完成时间和;

示例:

tji          机器1     机器2
作业1         2          1
作业2         3          1
作业3         2          3

最优调度顺序:1 3 2

处理时间:18


  在递归函数Backtrack中,

    当i>n时,算法搜索至叶子结点,得到一个新的作业调度方案。此时算法适时更新当前最优值和相应的当前最佳调度。

    当i<=n时,当前扩展结点在i层,以深度优先方式,递归的对相应子树进行搜索,对不满足上界约束的结点,则剪去相应的子树。

#include <stdio.h>  
int x[100],bestx[100],m[100][100];//m[j][i]表示在第i台机器上作业j的处理时间  
  //数组bestx记录相应的当前最佳作业调度。
int f1=0,f2,cf=0,bestf=10000,n;  //bestf记录当前最小完成时间和
  
  
void swap(int *x,int t,int j){
	int temp = x[t];
	x[t] = x[j];
	x[j] = temp;
} 
  
void Backtrack(int t)  
{  
    int tempf,j,i;  
    if(t>n) //到达叶子结点,搜索到最底部  
    {  
            for( i=1; i<=n; i++)  
                bestx[i]=x[i];  
            bestf=cf;  

    }  
    else    //非叶子结点  
    {  
        for(j=t; j<=n; j++)  
        {  
            f1+=m[x[j]][1];  //记录作业在第一台机器上的完成处理时间
            tempf=f2;//保存上一个作业在机器2的完成处理时间  
            f2=(f1>f2?f1:f2)+m[x[j]][2];//保存当前作业在机器2的完成时间  
            cf+=f2;               //cf记录当前在机器2上的完成时间和  
            if(cf<bestf)  
            {  
                swap(x,t,j);  //交换两个作业的位置  
                Backtrack(t+1);  
                swap(x,t,j);  
            }  
            f1-=m[x[j]][1];  
            cf-=f2;  
           f2=tempf;  
        }  
    }  
} 


int main()  
{  
    int i,j;  
  
    printf("请输入作业数量\n");  
    scanf("%d",&n);   
    printf("请输入在各机器上的处理时间\n");  
    for(i=1; i<=2; i++)  
        for(j=1; j<=n; j++)  
			scanf("%d",&m[j][i]);  
    for(i=1; i<=n; i++)  
        x[i]=i;  //记录当前调度
    Backtrack(1); 
	 
    printf("调度作业顺序\n");  
    for(i=1; i<=n; i++) 
		 printf("%d\t",bestx[i]);  
	printf("\n"); 
    printf("处理时间:\n");  
    printf("%d\n",bestf);  
    return 0;  
}  


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