运筹学中动态规划资源分配问题,请给我一个例题,并给出相应的详细的答案步骤。
时间: 2024-04-01 07:35:49 浏览: 14
好的,下面给出一个动态规划资源分配问题的例题,并给出相应的详细答案步骤。
假设有3个任务需要在2个机器上完成,每个任务需要的时间和所需的机器如下表所示:
| 任务 | 时间 | 所需机器 |
| --- | --- | --- |
| A | 5 | 1 |
| B | 3 | 1 |
| C | 2 | 2 |
我们需要确定每个任务分配给哪个机器,以最小化所有任务的完成时间。
解题步骤如下:
1. 构建状态转移方程
定义状态 $f_{i,j}$ 表示前 $i$ 个任务分配到前 $j$ 台机器上所需的最小时间。
对于第 $i$ 个任务,有两种情况:分配到第 $j$ 台机器上或者不分配到第 $j$ 台机器上。
如果第 $i$ 个任务分配到第 $j$ 台机器上,那么前 $i$ 个任务分配到前 $j$ 台机器上所需的最小时间为 $f_{i-1,j-1}$ 加上第 $i$ 个任务在第 $j$ 台机器上完成所需的时间。
如果第 $i$ 个任务不分配到第 $j$ 台机器上,那么前 $i$ 个任务分配到前 $j$ 台机器上所需的最小时间为 $f_{i,j-1}$。
因此,状态转移方程为:
$$f_{i,j}=\min\{f_{i-1,j-1}+t_{i,j},f_{i,j-1}\}$$
其中,$t_{i,j}$ 表示第 $i$ 个任务在第 $j$ 台机器上完成所需的时间。
2. 初始化状态
对于 $f_{i,j}$ 中的第一行和第一列,可以初始化为 $f_{i,1}=t_{i,1}$ 和 $f_{1,j}=t_{1,j}$。
3. 计算状态
根据状态转移方程,可以计算出所有状态 $f_{i,j}$。
$$\begin{matrix}
& 1 & 2 \\
A & 5 & 10 \\
B & 8 & 11 \\
C & 10 & 9 \\
\end{matrix}$$
4. 确定任务分配方案
根据状态矩阵,我们可以确定任务分配方案。从最后一个状态 $f_{3,2}$ 开始,如果 $f_{i,j}$ 等于 $f_{i-1,j-1}+t_{i,j}$,则说明第 $i$ 个任务分配到第 $j$ 台机器上;否则,第 $i$ 个任务不分配到第 $j$ 台机器上。
在本例中,任务 A 和任务 B 分配到机器 1 上,任务 C 分配到机器 2 上。
因此,最小完成时间为 11,即任务 A 和任务 B 在第 1 台机器上完成,总时间为 8+3=11,任务 C 在第 2 台机器上完成,总时间为 11。