回溯法求解:最佳调度问题
发布日期:2021-05-08 03:04:42 浏览次数:27 分类:精选文章

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一、问题描述

假设有n个任务由k个可并行工作的机器来完成,每个任务i需要的时间为t_i。目标是设计一个算法,找出完成所有任务的最短时间。

数据输入

  • 第一行包含两个正整数n和k,表示任务数量和机器数量。
  • 第二行包含n个正整数,表示每个任务所需的时间。

示例输入

7 3
2 14 4 16 6 5 3

输出

17

二、算法分析

回溯法的本质是将所有可能的运行路线安排一遍,并通过剪枝技术快速排除明显不优的路径。具体步骤如下:

  • 初始化:维护一个数组time_length,记录每个机器的当前累计时间。
  • 递归分配任务:按任务顺序递归分配,每个任务可以选择任何一个机器。
  • 剪枝条件:在每一步分配后,计算所有机器的当前累计时间,找出最长时间。如果当前最长时间超过已知最优解,则剪掉这条分支。
  • 更新最优解:如果当前分配方案的最长时间比已知最优解小,则更新最优解。
  • 三、代码实现

    import java.util.Scanner;
    public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
    Scanner scanner = new Scanner(System.in);
    int n = scanner.nextInt();
    int k = scanner.nextInt();
    int[] time = new int[n + 1];
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
    time[i] = scanner.nextInt();
    }
    int[] timeLength = new int[k + 1];
    backtrack(1, timeLength, time, n, k);
    System.out.println("最短时间为:" + bestAnswer);
    }
    public static int bestAnswer = 10000;
    public static void backtrack(int depth, int[] timeLength, int[] time, int n, int k) {
    if (depth == n + 1) {
    int currentBest = 0;
    for (int i = 1; i <= k; i++) {
    if (timeLength[i] > currentBest) {
    currentBest = timeLength[i];
    }
    }
    if (currentBest < bestAnswer) {
    bestAnswer = currentBest;
    }
    return;
    }
    int currentTaskTime = time[depth];
    for (int i = 1; i <= k; i++) {
    timeLength[i] += currentTaskTime;
    if (timeLength[i] > bestAnswer) {
    break; // 剪枝,无法更优
    }
    backtrack(depth + 1, timeLength, time, n, k);
    timeLength[i] -= currentTaskTime;
    }
    }
    }

    四、运行结果

    通过上述算法,输入样例可以得到最短完成时间为17。该算法通过回溯法和剪枝技术,高效地解决了调度问题,确保了在有限的计算资源下找到了最优解。

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    能坚持,总会有不一样的收获!
    [***.219.124.196]2025年03月31日 18时54分17秒