我目前正在开发一个网站,该网站将允许我大学的学生根据他们想参加的类(class)自动生成有效的时间表。
在开发网站之前,我决定解决如何有效安排类(class)的问题。
一些说明:
我们大学的每门类(class)(我假设每门类(class)都 university) 由一个或多个部分组成。所以,例如, 微积分 I 目前有 4 个部分可用。这意味着,根据类(class)的数量以及类(class)是否有实验室,这会极大地影响日程安排过程。
我们大学的类(class)使用学科缩写和类(class)代码的组合来表示。对于微积分 I:MATH 1110。
CRN 是一个部门唯一的代码。
我就读的大学不是混合的,这意味着男性和女性在(几乎)不同的校园学习。我所说的几乎是指校园一分为二。
datetimes 和 timeranges 指令旨在减少对 datetime.datetime.strptime() 的调用,这是一个真正的瓶颈。
我的第一次尝试包括算法不断循环,直到找到 30 个时间表。通过从输入的类(class)之一中随机选择一个部分来创建时间表,然后尝试从其余类(class)中放置部分以尝试构建有效的时间表。如果并非所有类(class)都符合时间表,即存在冲突,则取消时间表并继续循环。
显然,上述解决方案是有缺陷的。该算法运行时间过长,并且过于依赖随机性。
第二种算法与旧算法完全相反。首先,它使用 itertools.product() 生成所有可能的计划组合的集合。然后它遍历计划,划掉任何无效的。为了确保分类的部分,计划组合在被验证之前被洗牌 (random.shuffle())。同样,这涉及到一些随机性。
经过一些优化后,对于包含 5 门类(class)的平均时间表,我能够让调度程序在 1 秒内运行。这很好,但是一旦您开始添加更多类(class),问题就来了。
为了给你一个想法,当我提供一组特定的输入时,可能的组合数量如此之大以至于 itertools.product() 不会在合理的时间内终止,并且在此过程中占用 1GB RAM。
显然,如果我要将此作为一项服务,我将需要一种更快、更高效的算法。在网上和 IRC 中出现了两个:动态规划和遗传算法。
动态编程不能应用于这个问题,因为如果我正确理解这个概念,它涉及将问题分解成更小的部分,分别解决这些部分,然后将这些部分的解决方案组合在一起形成一个完整的解决方案。据我所知,这不适用于此处。
至于遗传算法,我不太了解它们,甚至无法理解如何在这种情况下应用它。我也明白 GA 对于非常大的问题空间会更有效,而且这不是那么大。
我有什么选择?我可以采取一种相对容易理解的方法来解决这个问题吗?还是我应该坚持我所拥有的,并希望下学期没有多少人决定选修 8 门类(class)?
我不是一个伟大的作家,所以对于问题中的任何含糊之处,我深表歉意。请随时要求澄清,我会尽力提供帮助。
这是完整的代码。
http://bpaste.net/show/ZY36uvAgcb1ujjUGKA1d/
注意:很抱歉使用误导性标签(调度)。
最佳答案
调度是一个非常有名的constraint satisfaction problem这通常是 NP-Complete .关于这个主题已经做了很多工作,即使在与您相同的上下文中也是如此:Solving the University Class Scheduling Problem Using Advanced ILP Techniques .甚至还有textbooks关于这个问题。
人们采取了许多方法,包括:
您需要减少问题空间和复杂性。做出尽可能多的假设(最大类数、基于 block 的时序等)。这个问题没有 Elixir ,但应该可以找到接近最优的解决方案。
一些半近期的出版物:
关于python - 大学类(class)高效排类,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/13257826/
关闭。这个问题是opinion-based.它目前不接受答案。想要改进这个问题?更新问题,以便editingthispost可以用事实和引用来回答它.关闭4年前。Improvethisquestion我想在固定时间创建一系列低音和高音调的哔哔声。例如:在150毫秒时发出高音调的蜂鸣声在151毫秒时发出低音调的蜂鸣声200毫秒时发出低音调的蜂鸣声250毫秒的高音调蜂鸣声有没有办法在Ruby或Python中做到这一点?我真的不在乎输出编码是什么(.wav、.mp3、.ogg等等),但我确实想创建一个输出文件。
这个问题在这里已经有了答案:关闭10年前。PossibleDuplicate:Pythonconditionalassignmentoperator对于这样一个简单的问题表示歉意,但是谷歌搜索||=并不是很有帮助;)Python中是否有与Ruby和Perl中的||=语句等效的语句?例如:foo="hey"foo||="what"#assignfooifit'sundefined#fooisstill"hey"bar||="yeah"#baris"yeah"另外,类似这样的东西的通用术语是什么?条件分配是我的第一个猜测,但Wikipediapage跟我想的不太一样。
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