手术排程问题:已知各手术术式平均用时,每日有140台手术需要安排到20个手术间,最大化手术室黄金时间利用率并且最小化医院20个手术间用时标准差的启发式算法python具体代码

时间: 2024-01-24 21:17:47 浏览: 26
这是一个NP难问题,可以采用启发式算法来逼近最优解。以下是一个基于模拟退火的启发式算法的Python代码: ```python import random import math import copy # 手术间数量 ROOM_NUM = 20 # 每天手术数量 DAILY_OP_NUM = 140 # 每个手术室每天最大使用时间 MAX_TIME_PER_ROOM = 480 # 每个手术的平均用时 OP_TIME = [60, 90, 120, 150, 180] # 初始温度 INIT_TEMP = 100 # 降温速率 COOL_RATE = 0.99 # 终止温度 END_TEMP = 1 # 迭代次数 ITER_NUM = 500 # 模拟退火算法 def simulated_annealing(): # 随机生成初始解 solution = [[[] for j in range(ROOM_NUM)] for i in range(DAILY_OP_NUM)] for i in range(DAILY_OP_NUM): for j in range(ROOM_NUM): op_time = random.choice(OP_TIME) solution[i][j] = op_time # 计算初始解的黄金时间利用率和用时标准差 max_time_per_day = MAX_TIME_PER_ROOM * ROOM_NUM time_used = [0 for i in range(DAILY_OP_NUM)] for i in range(DAILY_OP_NUM): for j in range(ROOM_NUM): time_used[i] += solution[i][j] time_used.sort() gold_time_used = sum(time_used[-DAILY_OP_NUM//2:]) time_std = math.sqrt(sum([(t - gold_time_used)**2 for t in time_used]) / DAILY_OP_NUM) # 初始化温度 temp = INIT_TEMP # 迭代降温 for i in range(ITER_NUM): # 随机选择一个手术进行调整 op_idx = random.randint(0, DAILY_OP_NUM-1) from_room_idx = random.randint(0, ROOM_NUM-1) to_room_idx = random.randint(0, ROOM_NUM-1) while from_room_idx == to_room_idx: to_room_idx = random.randint(0, ROOM_NUM-1) # 复制当前解 new_solution = copy.deepcopy(solution) # 调整手术 new_solution[op_idx][from_room_idx], new_solution[op_idx][to_room_idx] = new_solution[op_idx][to_room_idx], new_solution[op_idx][from_room_idx] # 计算新解的黄金时间利用率和用时标准差 new_time_used = [0 for i in range(DAILY_OP_NUM)] for i in range(DAILY_OP_NUM): for j in range(ROOM_NUM): new_time_used[i] += new_solution[i][j] new_time_used.sort() new_gold_time_used = sum(new_time_used[-DAILY_OP_NUM//2:]) new_time_std = math.sqrt(sum([(t - new_gold_time_used)**2 for t in new_time_used]) / DAILY_OP_NUM) # 计算能量差 delta_e = new_gold_time_used - gold_time_used + (time_std - new_time_std) / 10 # 判断是否接受新解 if delta_e < 0 or math.exp(-delta_e/temp) > random.random(): solution = new_solution gold_time_used = new_gold_time_used time_std = new_time_std # 降温 temp *= COOL_RATE if temp < END_TEMP: break return solution, gold_time_used, time_std # 测试 solution, gold_time_used, time_std = simulated_annealing() print('黄金时间利用率:', gold_time_used / (MAX_TIME_PER_ROOM * ROOM_NUM * DAILY_OP_NUM)) print('用时标准差:', time_std) print('手术安排方案:') for i in range(DAILY_OP_NUM): print(solution[i]) ``` 其中,黄金时间利用率是指每天手术间使用时间的中位数占总时间的比例,用时标准差是用来衡量手术间使用时间分布的均匀性的指标。模拟退火算法的基本思路是随机生成初始解,然后迭代地在解空间进行随机搜索,通过接受劣解的概率逐渐降低温度,最终得到一个相对较优的解。

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