作业调度问题深度搜索定界算法(zz)

作业调度问题深度搜索定界算法

深度搜索定界

设有n台处理机p1，p2，......pn,和m个作业j1,j2,...jm,处理机可并行工作,作业未完成不能中断，作业ji在处理机上的处理时间为ti,求解最佳方案,使得完成m项工作的时间最短?

Pascal代码实现：http://blog.csdn.net/jq0123/archive/2006/06/05/773593.aspx

本文用C++实现，方便C/C++读者。

上界定得很松:
    g_dMaxTime = g_dRestJobTime;
所以速度会慢一点。

可以应用迭代加深使搜索更快。
即开始时将上界定为最紧：
    g_dRestJobTime / g_nProcessor
搜索不成功再迭代放宽上界。

没有保存作业分配方案，只有时间值。

/*


http://blog.csdn.net/jq0123/archive/2006/06/05/773593.aspx

深度搜索定界

例2：设定有n台处理机p1，p2，......pn,和m个作业j1,j2,...jm,处理机可并行工作,作业未完成不能中断，作业ji在处理机上的处理时间为ti,求解最佳方案,使得完成m项工作的时间最短?

说明：本题有两重搜索法，搜索处理机和搜索作业，当m，n较大时，搜索处理机不可能？搜索作业容易确定上下界，容易剪支。

若输入文件是：

3  6
11 7 5  5  4 7

输出结果如下：

7 7

5 5 4

11

time=14　

*/

#include
#include
#include
#include
#include
#include

using namespace std;

// input parameters
int g_nProcessor;
int g_nJob;

typedef vector D_VEC;
D_VEC g_vJobTime;
// end of input parameters

// search state
double g_dMaxTime;
typedef vector BOOL_VEC;
BOOL_VEC g_vJobDone;
int g_iCurProc;    // as search depth
D_VEC g_vProcUsedTime;
double g_dRestJobTime;
// end of search state

void PrepareSearch()
{
    g_dRestJobTime = accumulate(g_vJobTime.begin(), g_vJobTime.end(), 0.0);
    g_dMaxTime = g_dRestJobTime;
    g_vJobDone = BOOL_VEC(g_nJob, false);
    g_iCurProc = 0;
    g_vProcUsedTime = D_VEC(g_nProcessor, 0);
}

void ReadParams()
{
    ifstream cin("input.txt");
    cin >> g_nProcessor >> g_nJob;

    double dTime;
    for (int i = 0; i < g_nJob; i++)
    {
        cin >> dTime;
        g_vJobTime.push_back(dTime);
    }
}

bool AddJob(int iJob)
{
    g_vProcUsedTime[g_iCurProc] += g_vJobTime[iJob];
    g_dRestJobTime -= g_vJobTime[iJob];
}

void DelJob(int iJob)
{
    g_vProcUsedTime[g_iCurProc] -= g_vJobTime[iJob];
    g_dRestJobTime += g_vJobTime[iJob];
}

/*
Return false if add job bounce the limit：
1. g_vProcUsedTime[] descend
2. g_vProcUsedTime[1] less than MaxTime
*/
bool CanAddJob(int iJob)
{
    double dNewTime = g_vProcUsedTime[g_iCurProc] + g_vJobTime[iJob];
    if (0 == g_iCurProc)
        return dNewTime < g_dMaxTime;
    else
        return dNewTime <= g_vProcUsedTime[g_iCurProc - 1];
}

// Assign nFromJob..MAX to current processor
// Go next proc if all job tried.
void SearchFromJob(int iFromJob)
{
    if (g_nProcessor == g_iCurProc)
    {
        // all proc assigned, update max time
        if (g_dRestJobTime > 0) return;
        if (g_dMaxTime > g_vProcUsedTime[0])
            g_dMaxTime = g_vProcUsedTime[0];
        cout << "(DEBUG)MaxTime: " << g_dMaxTime << endl; // debug
        return;
    }

    /* / debug
    cout << "CurProc " << g_iCurProc
      << " : search From job " << iFromJob << endl;
    cout << "Job done list: ";
    copy(g_vJobDone.begin(), g_vJobDone.end(),
        ostream_iterator(cout, " "));
    cout << endl;
    cout << "Proc used time: ";
    copy(g_vProcUsedTime.begin(), g_vProcUsedTime.end(),
        ostream_iterator(cout, " "));
    cout << endl;
    */
   
    for (int i = iFromJob; i < g_nJob; i++)
    {
        if (g_vJobDone[i]) continue;
        if (!CanAddJob(i)) continue;

        AddJob(i);
        g_vJobDone[i] = true;
        SearchFromJob(i + 1);
        g_vJobDone[i] = false;
        DelJob(i);
    }

    // current proc assigned, search from next proc
    int nProcRest = g_nProcessor - 1 - g_iCurProc;
    double dMaxRestTime = nProcRest * g_vProcUsedTime[g_iCurProc];
    if (dMaxRestTime < g_dRestJobTime)
        return; // stop this branch
    g_iCurProc++;
    SearchFromJob(0);
    g_iCurProc--;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    ReadParams();
    PrepareSearch();
    SearchFromJob(0);
   
    cout << "Max time: " << g_dMaxTime << endl;
    system("PAUSE");
    return EXIT_SUCCESS;
}