动态规划之流水线作业(Johnson算法)

该题题目为:
设有n个作业要在2台机器M1和M2 组成的流水线上完成加工。每个作业加工的顺序都是现在M1 上加工,然后在M2 上加工,所需时间分别为ai和bi。流水作业调度问题要求求加工完这些作业所需的最短时间。
为了得到最短时间,需要将总的等待时间将为最少,那么有:假设第i个作业在M1上的时间为ai,在M2上工作的时间为bi,那么根据ai和bi的大小可以分为两种情况:
① 当ai>bi时,有在M1上的时间比M2上的时间长,所用的时间为在M1上的时间和。
②当ai《bi时,在M1上的时间比M2上的时间短,所用时间为在M2上的时间和。
如图为四个作业:上面一行代表一个作业在M1上的时间,下面一行表示一个作业在M2上的时间:



如果并不加以处理顺序的加工,那么就有:



由图得,在进行了第一个作业的加工后,M2有一段时间是等待时间,而在M1加工完毕后,会有一段时间是M1在等待M2,因此会有时间浪费,故需要重新加以分析:
ai>bi与ai《bi时,时间分布如下:
ai<bi 与 ai>bi

可以看到可以将ai>bi与ai《bi分成两组,然后加以组合,得到最小的等待时间:

为了得到如图效果,需要将a1得到最小,且bn达到最小。(假设共有n个作业)。进而使两者相接的部位(假设在i处相接,即小于i时为ai《bi,大于i时为ai》bi)达到ai最大,bi最小,故算法步骤为:
假设在M1上的时间较大,将其设为时间数组1,若在M2上时间较长,则设为时间数组2,假设四个工件:ai:3 5 2 6;bi:5 4 3 2

①其可以将其归并为:(第五个参数表示时间数组)
0 0 3 5 1
1 1 5 4 2
2 2 2 4 1
3 3 6 2 2
②根据时间数组将其排序:
0 0 3 5 1
1 2 2 4 1
2 1 5 4 2
3 3 6 2 2
③将时间数组1内的作业按照ai为目标从小到大排序,将时间数组2内的作业按照bi为目标从大到小排序。排序结果为:
0 2 2 4 1
1 0 3 5 1
2 1 5 4 2
3 3 6 2 2
则可知,加工顺序为2 0 1 3。
而在进行多个作业(n》4)时,或者每个作业按照多个有序的程序逐个执行时,同样可以按照上述的规律,先将最小时间的所在集合进行排序,再按照每个集合内对应的程序执行先后进行排序。

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