5.作业调度问题

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1、数据结构与算法设计实验第五讲作业调度问题目的掌握作业调度问题贪心算法的设计方法。掌握作业调度问题分枝-限界算法的设计方法重点贪心算法的设计方法;作业调度的贪心算法实例。难点最小成本估计和状态空间树生成。贪心法一、适用的问题有n个输入,可行解是这n个输入中满足一定约束条件的子集可分级求解,具有最优子结构性质二、贪心法基本策略分析问题性质,确定适当的贪心选择标准;按贪心选择标准对n个输入进行排序,初始化部分解;按序每次输入一个量,如果这个输入和当前已构成在这种选择标准下的部分解加在一起不能产生一个可行解,则此输入不能加入到部分解中,否则形成

2、新的部分解;继续处理下一输入,直至n个输入处理完毕,最终的部分解即为此问题的最优解。三、贪心法抽象控制描述SOLUTIONGreedy(a,n){SOLUTIONS=Ф;for(i=0;i

3、期限di>0(整数),并可在等量的时间内完成;仅当作业i在其截止期限内完成时,才获得效益值pi;要求确定一个作业子集和最优调度序列,获得最大的总效益值,即求使最大化的可行作业集J,J中的每个作业均可在其截止期限内完成。例已知n=4,p=(100,10,15,20),d=(2,1,2,1),其中的九个可行解:(1)1100(2)210(3)315(4)420(1,2)2,1110(1,3)1,3或3,1115(1,4)4,1120(2,3)2,325(3,4)4,335序号可行解调度顺序总效益值二、基本贪心算法贪心选择标准直接以作为选择标

4、准,即按全体作业pi值的非升次序排序,在使获得最大增量的前提下,逐个并入可调度的下一个作业,即使每个并入的作业均能在其截止期限内完成。概略描述GreedyJobScheduling(int*d,float*p,int*J,intn){i=1;J[0]=i;k=1;J[k:n-1]=0;/*J[n]为作业集数组,p[0]≥p[1]≥…≥p[n-1]*/for(i=2;i<=n;i++)if(J[0:k-1]∪i为可行解)J[k++]=i;}可行作业集的充要条件σ=i1i2…ik为可行调度序列的充要条件di1≤di2≤…≤dik;dij≥j

5、,1≤j≤k。定理设J是k个作业的集合,σ=i1i2…ik是J中作业的一种排列,它使得di1≤di2≤…≤dik,当且仅当作业集J中的作业可以按照σ的次序来处理而又不违反任何一个截止期限,J是一个可行解,即σ是一个可行调度序列。逐步求精位置01…k-1k…n-1J[n]i0i1…ik-10…0条件D[J[0]]≤D[J[1]]≤…≤D[J[k-1]];D[J[i]]≥i+1,0≤i≤k-1.对作业ik令r=k-1,当r≥0,D[k]r+1时,逆向查找r,找到满足D[k]≥D[J[r]]的插入点r+1;在

6、位置r+1可插入作业ik的条件是先前的k-r个作业延迟一个时间单位后不超过截止期限,否则,不能插入.插入后J[n]i0i1…ik-1ik0…循环,直到余下的n-(k+1)个作业处理完毕GreedyJobScheduling(int*D,float*p,int*J,intn){J[0]=i=1;k=1;J[k:n-1]=0;for(i=2;i<=n;i++){r=k-1;while((r>=0)&&(D[i-1]r+1))r=r-1;if((r==-1)

7、

8、((D[i-1]>=D[J[r]])&&(

9、D[i-1]>r+1))){for(m=k-1;m>=r+1;m--)J[m+1]=J[m];J[r+1]=i;k=k+1;}}}算法和时间复杂度基本贪心算法的缺陷-作业移动三、快速贪心算法n个作业需要的最多时间片k已知n个作业,作业j的截止期限为dj,所需要的最多时间片为k+1个时间片为:[-1,0],[0,1],[1,2],…,[k-1,k]标识为:012…kk=min{n,max{dj}}减少作业移动-分配最晚时间片原则例3.3已知n=5,p=(20,15,10,5,1),d=(2,2,1,3,3).J动作已分配的时间片Ф无无{1

10、}分配2号时间片2{1,2}分配1号时间片1,23号作业已无法在截止期限内完成,舍弃{1,2,4}分配3号时间片1,2,35号作业已无法在截止期限内完成,舍弃最晚空闲时间片的竞争竞争分配最晚可行空闲时间片最

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