有多种物品和多个背包都为规则长方体,且物品和背包都有长、宽、高、体积、重量、一定数量,现需把物品放到背包里,装载时采用“密度递增”的定序规则和“占角策略”的定位规则,将密度最小的货物第一个放入原点所在的角落,依次填充背包。同时在货物摆放过程中,设置重量约束,体积约束、三维尺寸约束(即长、宽、高约束),背包重量平衡约束,直到剩余空间不再支持继续放入货物。以背包空间利用率最大为目标函数,求解货物摆放情况。请用Python对上述问题举一个例子补充数据建模求解,并输出最优装载方案,详细至哪个背包放了哪种物品多少个
时间: 2023-05-28 14:06:27 浏览: 158
给定n种物品和一个背包
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首先,我们需要定义物品和背包的类:
``` python
class Item:
def __init__(self, length, width, height, volume, weight, quantity):
self.length = length
self.width = width
self.height = height
self.volume = volume
self.weight = weight
self.quantity = quantity
self.density = weight / volume
class Backpack:
def __init__(self, length, width, height, capacity, max_weight):
self.length = length
self.width = width
self.height = height
self.capacity = capacity
self.max_weight = max_weight
self.remaining_capacity = capacity
self.remaining_weight = max_weight
self.items = {}
```
然后,我们可以定义一个函数来进行装载:
``` python
def load_backpacks(items, backpacks):
# 将物品按照密度从小到大排序
items = sorted(items, key=lambda x: x.density)
for item in items:
for backpack in backpacks:
# 检查是否符合三维尺寸约束
if item.length > backpack.length or item.width > backpack.width or item.height > backpack.height:
continue
# 检查是否符合体积约束
if item.volume > backpack.remaining_capacity:
continue
# 检查是否符合重量约束
if item.weight > backpack.remaining_weight:
continue
# 检查是否符合背包重量平衡约束
if item.weight + backpack.get_total_weight() > backpack.max_weight:
continue
# 检查是否还有足够的剩余空间
if item.quantity * item.volume > backpack.remaining_capacity:
continue
# 计算物品占用的角落空间
corner_volume = item.length * item.width * item.height
corner_capacity = min(backpack.remaining_capacity, corner_volume)
# 将物品放入角落
backpack.remaining_capacity -= corner_capacity
backpack.remaining_weight -= item.weight
if item in backpack.items:
backpack.items[item] += item.quantity
else:
backpack.items[item] = item.quantity
item.quantity -= 1
# 如果还有剩余空间,尝试填充剩余空间
if backpack.remaining_capacity > 0:
fill_remaining_space(item, backpack)
# 如果物品已经全部放入背包,退出循环
if item.quantity == 0:
break
```
在这个函数中,我们首先将物品按照密度从小到大排序,然后依次尝试将每个物品放入每个背包中。在放入物品之前,我们需要检查是否符合三维尺寸约束、体积约束、重量约束和背包重量平衡约束。如果符合条件,我们将物品放入角落,并尝试填充剩余空间。如果物品已经全部放入背包,我们退出循环。
``` python
def fill_remaining_space(item, backpack):
# 计算剩余空间的体积
remaining_volume = backpack.remaining_capacity
# 将物品按照体积从大到小排序
items = sorted(item, key=lambda x: -x.volume)
for item in items:
# 检查是否符合体积约束
if item.volume > remaining_volume:
continue
# 检查是否符合重量约束
if item.weight > backpack.remaining_weight:
continue
# 检查是否符合背包重量平衡约束
if item.weight + backpack.get_total_weight() > backpack.max_weight:
continue
# 填充剩余空间
remaining_quantity = remaining_volume // item.volume
backpack.remaining_capacity -= remaining_quantity * item.volume
backpack.remaining_weight -= remaining_quantity * item.weight
if item in backpack.items:
backpack.items[item] += remaining_quantity
else:
backpack.items[item] = remaining_quantity
remaining_volume -= remaining_quantity * item.volume
# 如果剩余空间已经填满,退出循环
if remaining_volume == 0:
break
```
在填充剩余空间的函数中,我们首先计算剩余空间的体积,然后将物品按照体积从大到小排序。在填充每个物品之前,我们需要检查是否符合体积约束、重量约束和背包重量平衡约束。如果符合条件,我们将尽可能多地填充该物品,直到剩余空间已经填满。
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