w请使用Jmetal解决一下调度车间问题,给出代码

时间: 2024-03-03 21:50:16 浏览: 30
好的,首先我们需要定义调度车间问题的实体类,包括工件、机器和工序等属性: ```java public class JobShopProblem { private int[][] processingTimes; // 工件在机器上的加工时间 private int[][] machines; // 工件在机器上的加工顺序 private int[] machinesCount; // 每个工件需要在多少台机器上加工 private int jobsCount; // 工件数量 private int machinesCountMax; // 每个工件最多需要在多少台机器上加工 private int[] machineOccupancy; // 每个机器的占用情况 // 省略构造函数和 getter/setter 方法 } ``` 然后我们需要定义目标函数,即最小化完成时间(makespan): ```java public class JobShopObjectiveFunction implements ObjectiveFunction<JobShopSolution> { @Override public void evaluate(JobShopSolution solution) { JobShopProblem problem = solution.getProblem(); int[] completionTimes = new int[problem.getJobsCount()]; int[][] machines = problem.getMachines(); int[][] processingTimes = problem.getProcessingTimes(); for (int i = 0; i < problem.getJobsCount(); i++) { for (int j = 0; j < problem.getMachinesCount(i); j++) { int machine = machines[i][j]; int processingTime = processingTimes[i][j]; int startTime = (j == 0) ? 0 : completionTimes[machines[i][j - 1]]; completionTimes[machine] = startTime + processingTime; } } int makespan = 0; for (int completionTime : completionTimes) { makespan = Math.max(makespan, completionTime); } solution.setObjectiveValue(makespan); } } ``` 接下来是定义解决方案类,我们使用一个二维数组表示一个解决方案,其中第一维表示工件,第二维表示对应的机器和工序: ```java public class JobShopSolution implements Solution<JobShopProblem> { private JobShopProblem problem; private int[][] solution; // 工件在机器上的加工顺序 public JobShopSolution(JobShopProblem problem) { this.problem = problem; this.solution = new int[problem.getJobsCount()][problem.getMachinesCountMax()]; } // 省略 getter/setter 方法 @Override public JobShopSolution copy() { JobShopSolution copy = new JobShopSolution(problem); for (int i = 0; i < problem.getJobsCount(); i++) { System.arraycopy(solution[i], 0, copy.solution[i], 0, problem.getMachinesCount(i)); } return copy; } @Override public String toString() { StringBuilder sb = new StringBuilder(); for (int i = 0; i < problem.getJobsCount(); i++) { sb.append(Arrays.toString(solution[i])).append("\n"); } return sb.toString(); } } ``` 最后,我们定义变异操作和交叉操作,这里我们使用经典的交叉操作(PMX)和变异操作(Swap): ```java public class JobShopCrossoverOperator implements CrossoverOperator<JobShopSolution> { @Override public List<JobShopSolution> execute(List<JobShopSolution> parents) { JobShopSolution parent1 = parents.get(0); JobShopSolution parent2 = parents.get(1); JobShopProblem problem = parent1.getProblem(); int[][] child1 = new int[problem.getJobsCount()][problem.getMachinesCountMax()]; int[][] child2 = new int[problem.getJobsCount()][problem.getMachinesCountMax()]; int[] mapping = new int[problem.getJobsCount()]; for (int i = 0; i < problem.getJobsCount(); i++) { int idx1 = -1, idx2 = -1; for (int j = 0; j < problem.getMachinesCount(i); j++) { if (parent1.getSolution()[i][j] == parent2.getSolution()[i][j]) { child1[i][j] = parent1.getSolution()[i][j]; child2[i][j] = parent2.getSolution()[i][j]; } else { idx1 = j; idx2 = j; for (int k = 0; k < problem.getMachinesCount(i); k++) { if (parent1.getSolution()[i][j] == parent2.getSolution()[i][k]) { idx2 = k; break; } } for (int k = 0; k < problem.getMachinesCount(i); k++) { if (parent2.getSolution()[i][j] == parent1.getSolution()[i][k]) { idx1 = k; break; } } child1[i][j] = parent1.getSolution()[i][idx2]; child2[i][j] = parent2.getSolution()[i][idx1]; } } mapping[i] = idx1; } for (int i = 0; i < problem.getJobsCount(); i++) { if (mapping[i] != -1) { for (int j = 0; j < problem.getMachinesCount(i); j++) { if (child1[i][j] == parent1.getSolution()[i][mapping[i]]) { child1[i][j] = parent2.getSolution()[i][mapping[i]]; } if (child2[i][j] == parent2.getSolution()[i][mapping[i]]) { child2[i][j] = parent1.getSolution()[i][mapping[i]]; } } } } JobShopSolution childSolution1 = new JobShopSolution(problem); childSolution1.setSolution(child1); JobShopSolution childSolution2 = new JobShopSolution(problem); childSolution2.setSolution(child2); return Arrays.asList(childSolution1, childSolution2); } } public class JobShopMutationOperator implements MutationOperator<JobShopSolution> { @Override public void execute(JobShopSolution solution) { JobShopProblem problem = solution.getProblem(); int i = RandomUtils.nextInt(0, problem.getJobsCount()); int j = RandomUtils.nextInt(0, problem.getMachinesCount(i)); int k = RandomUtils.nextInt(0, problem.getMachinesCount(i)); int temp = solution.getSolution()[i][j]; solution.getSolution()[i][j] = solution.getSolution()[i][k]; solution.getSolution()[i][k] = temp; } } ``` 最后,我们可以使用 JMetal 对调度车间问题进行求解: ```java JobShopProblem problem = new JobShopProblem(/*省略参数*/); JobShopCrossoverOperator crossoverOperator = new JobShopCrossoverOperator(); JobShopMutationOperator mutationOperator = new JobShopMutationOperator(); ObjectiveFunction<JobShopSolution> objectiveFunction = new JobShopObjectiveFunction(); SelectionOperator<List<JobShopSolution>, JobShopSolution> selectionOperator = new BinaryTournamentSelection<>(); TerminationCriterion terminationCriterion = new StoppingByEvaluations(10000); Algorithm<List<JobShopSolution>> algorithm = new NSGAIIBuilder<>(problem, crossoverOperator, mutationOperator) .setObjectiveFunction(objectiveFunction) .setSelectionOperator(selectionOperator) .setMaxEvaluations(10000) .setPopulationSize(100) .build(); algorithm.run(); List<JobShopSolution> solutions = algorithm.getResult(); ```

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