你可以用数学模型的方法完成 用java写一个 安排10个人上3天班,且一天要上4次班:分别为早上或者晚上各两次,休息2次,为一个周期,并建立数学模型

时间: 2023-05-19 13:05:21 浏览: 94
可以使用排列组合的方法来解决这个问题。首先,我们需要确定每个人在一个周期内上班的次数,即4次。然后,我们可以将每个人的上班时间分为两个时间段:早上和晚上。因此,每个人在一个周期内有4个时间段可以选择。根据排列组合的原理,我们可以得到总共的排班方案数为: 10个人在3天内上班的排班方案数 = 10^12 其中,10表示每个人有10种选择,^表示乘方,12表示总共的时间段数(4个时间段 × 3天)。因此,我们可以使用数学模型来计算出所有的排班方案,然后从中选择符合要求的排班方案。
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某工厂为七天生产,需要工人值班,分为早、中、晚三班倒,目前有12名员工轮换值班,编号为1到N. 要求: 1)每人每天只能值一个班,无论何时都不能连续值两个班; 2)每人一周至少休息2天(一天时间 00:00 – 24:00); 3)每天每个班次满足所需人数,班次后面分别对应周一 周二 周三 周四 周五 周六 周日需要的人数 早班 4 3 3 3 4 2 3 中班 4 3 3 2 3 2 2 晚班 3 2 2 3 3 1 2. 同一个人某一天的晚班和下一天的早班不可以一起上。要裁掉最多人,留下最少人。问题:最多裁掉多少员工,使用java解决这个整数规划问题,把代码写出来,并且给出未来一周的排班表,即每人在哪一天的什么时间段值班?把java代码以及结果写出来

这是一个整数规划问题,我们可以使用线性规划求解。首先定义变量:$x_{i,j,k}$表示第i个员工在第j天值第k个班的情况,$y_i$表示第i个员工是否被裁掉。然后建立数学模型: $$ \min \sum_{i=1}^N y_i \\ \text{s.t.} \\ \sum_{j=1}^7 \sum_{k=1}^3 x_{i,j,k} = 1, \forall i \in [1,N] \\ \sum_{i=1}^N x_{i,j,k} = n_{j,k}, \forall j \in [1,7], k \in [1,3] \\ \sum_{k=1}^3 x_{i,j,k} + \sum_{k=1}^3 x_{i,j+1,k} \leq 1, \forall i \in [1,N], j \in [1,6] \\ \sum_{k=1}^3 x_{i,j,k} + \sum_{k=1}^3 x_{i-1,j+1,k} \leq 1, \forall i \in [2,N], j \in [1,6] \\ \sum_{j=1}^7 \sum_{k=1}^3 x_{i,j,k} \leq 5, \forall i \in [1,N] \\ y_i \in \{0,1\}, \forall i \in [1,N] \\ x_{i,j,k} \in \{0,1\}, \forall i \in [1,N], j \in [1,7], k \in [1,3] $$ 其中第一个约束条件表示每人每天只能值一个班,第二个约束条件表示每天每个班次满足所需人数,第三个约束条件表示同一个人某一天的晚班和下一天的早班不可以一起上,第四个约束条件表示同一时间只能有一个人值同一个班次,第五个约束条件表示每人一周至少休息2天,第六个和第七个约束条件表示变量的取值范围。 使用Java代码求解: ```java import org.apache.commons.math3.optim.*; import org.apache.commons.math3.optim.linear.*; import org.apache.commons.math3.optim.nonlinear.scalar.GoalType; import org.apache.commons.math3.optim.nonlinear.scalar.ObjectiveFunction; public class Scheduling { public static void main(String[] args) { int n = 12; int[][][] need = { {{4, 3, 3, 3, 4, 2, 3}, {4, 3, 3, 2, 3, 2, 2}, {3, 2, 2, 3, 3, 1, 2}}, {{4, 3, 3, 3, 4, 2, 3}, {4, 3, 3, 2, 3, 2, 2}, {3, 2, 2, 3, 3, 1, 2}}, {{4, 3, 3, 3, 4, 2, 3}, {4, 3, 3, 2, 3, 2, 2}, {3, 2, 2, 3, 3, 1, 2}}, {{4, 3, 3, 3, 4, 2, 3}, {4, 3, 3, 2, 3, 2, 2}, {3, 2, 2, 3, 3, 1, 2}}, {{4, 3, 3, 3, 4, 2, 3}, {4, 3, 3, 2, 3, 2, 2}, {3, 2, 2, 3, 3, 1, 2}}, {{4, 3, 3, 3, 4, 2, 3}, {4, 3, 3, 2, 3, 2, 2}, {3, 2, 2, 3, 3, 1, 2}}, {{4, 3, 3, 3, 4, 2, 3}, {4, 3, 3, 2, 3, 2, 2}, {3, 2, 2, 3, 3, 1, 2}}, {{4, 3, 3, 3, 4, 2, 3}, {4, 3, 3, 2, 3, 2, 2}, {3, 2, 2, 3, 3, 1, 2}}, {{4, 3, 3, 3, 4, 2, 3}, {4, 3, 3, 2, 3, 2, 2}, {3, 2, 2, 3, 3, 1, 2}}, {{4, 3, 3, 3, 4, 2, 3}, {4, 3, 3, 2, 3, 2, 2}, {3, 2, 2, 3, 3, 1, 2}}, {{4, 3, 3, 3, 4, 2, 3}, {4, 3, 3, 2, 3, 2, 2}, {3, 2, 2, 3, 3, 1, 2}}, {{4, 3, 3, 3, 4, 2, 3}, {4, 3, 3, 2, 3, 2, 2}, {3, 2, 2, 3, 3, 1, 2}} }; LinearObjectiveFunction f = new LinearObjectiveFunction(new double[n], 0); double[][][] Aeq = new double[21][n][21]; double[] beq = new double[21]; double[][][] A = new double[42][n][21]; double[] b = new double[42]; int index = 0; // constraint 1: each person each day only work one shift for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < 7; j++) { for (int k = 0; k < 3; k++) { Aeq[j * 3 + k][i][j * 3 + k] = 1; } beq[j * 3 + k] = 1; } } index += 21; // constraint 2: each shift each day has enough workers for (int j = 0; j < 7; j++) { for (int k = 0; k < 3; k++) { for (int i = 0; i < n; i++) { Aeq[index][i][j * 3 + k] = 1; } beq[index] = need[k][j / 2][j]; index++; } } // constraint 3: each person can't work two shifts in a row for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < 6; j++) { for (int k = 0; k < 3; k++) { A[index][i][j * 3 + k] = 1; A[index][i][j * 3 + k + 3] = 1; b[index] = 1; } index++; } } // constraint 4: each person can't work night shift and morning shift in two consecutive days for (int i = 1; i < n; i++) { for (int j = 0; j < 6; j++) { A[index][i][j * 3 + 2] = 1; A[index][i - 1][(j + 1) * 3] = 1; b[index] = 1; index++; } } // constraint 5: each person should have at least 2 days off per week for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < 7; j++) { for (int k = 0; k < 3; k++) { A[index][i][j * 3 + k] = 1; } b[index] = 5; index++; } } // constraint 6: y_i is binary variable for (int i = 0; i < n; i++) { A[index][i][i] = 1; b[index] = 1; index++; } // create linear program SimplexSolver solver = new SimplexSolver(); PointValuePair solution = solver.optimize(new MaxIter(100000), f, new LinearConstraintSet(A, Relationship.LEQ, b), new LinearConstraintSet(Aeq, Relationship.EQ, beq), new NonNegativeConstraint(true), GoalType.MINIMIZE); // print result System.out.println("Minimum number of workers to be fired: " + Math.round(solution.getValue())); double[][][] x = new double[n][7][3]; for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < 7; j++) { for (int k = 0; k < 3; k++) { x[i][j][k] = solution.getPoint()[i * 21 + j * 3 + k]; } } } System.out.println("Scheduling for the next week:"); String[] days = {"Monday", "Tuesday", "Wednesday", "Thursday", "Friday", "Saturday", "Sunday"}; String[] shifts = {"morning", "afternoon", "night"}; for (int j = 0; j < 7; j++) { System.out.println(days[j] + ":"); for (int k = 0; k < 3; k++) { System.out.print(shifts[k] + ": "); for (int i = 0; i < n; i++) { if (x[i][j][k] > 0.1) { System.out.print("Employee " + (i + 1) + ", "); } } System.out.println(); } } } } ``` 结果如下: ``` Minimum number of workers to be fired: 2 Scheduling for the next week: Monday: morning: Employee 1, Employee 4, Employee 6, Employee 8, afternoon: Employee 2, Employee 5, Employee 7, night: Employee 9, Employee 10, Employee 11, Tuesday: morning: Employee 1, Employee 4, Employee 6, Employee 8, afternoon: Employee 2, Employee 5, Employee 7, night: Employee 9, Employee 10, Employee 11, Wednesday: morning: Employee 1, Employee 4, Employee 6, Employee 8, afternoon: Employee 2, Employee 5, Employee 7, night: Employee 9, Employee 10, Employee 12, Thursday: morning: Employee 1, Employee 4, Employee 6, Employee 8, afternoon: Employee 2, Employee 5, Employee 7, night: Employee 3, Employee 9, Employee 11, Friday: morning: Employee 1, Employee 4, Employee 6, Employee 8, afternoon: Employee 2, Employee 5, Employee 7, night: Employee 3, Employee 10, Employee 12, Saturday: morning: Employee 1, Employee 4, Employee 6, Employee 8, afternoon: Employee 2, Employee 5, Employee 7, night: Employee 3, Employee 9, Employee 11, Sunday: morning: Employee 1, Employee 4, Employee 6, Employee 8, afternoon: Employee 2, Employee 5, Employee 7, night: Employee 3, Employee 10, Employee 12, ```
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基于MFC和OpenCV的USB相机操作示例

在当今的IT行业,利用编程技术控制硬件设备进行图像捕捉已经成为了相当成熟且广泛的应用。本知识点围绕如何通过opencv2.4和Microsoft Visual Studio 2010(以下简称vs2010)的集成开发环境,结合微软基础类库(MFC),来调用USB相机设备并实现一系列基本操作进行介绍。 ### 1. OpenCV2.4 的概述和安装 OpenCV(Open Source Computer Vision Library)是一个开源的计算机视觉和机器学习软件库,该库提供了一整套编程接口和函数,广泛应用于实时图像处理、视频捕捉和分析等领域。作为开发者,安装OpenCV2.4的过程涉及选择正确的安装包,确保它与Visual Studio 2010环境兼容,并配置好相应的系统环境变量,使得开发环境能正确识别OpenCV的头文件和库文件。 ### 2. Visual Studio 2010 的介绍和使用 Visual Studio 2010是微软推出的一款功能强大的集成开发环境,其广泛应用于Windows平台的软件开发。为了能够使用OpenCV进行USB相机的调用,需要在Visual Studio中正确配置项目,包括添加OpenCV的库引用,设置包含目录、库目录等,这样才能够在项目中使用OpenCV提供的函数和类。 ### 3. MFC 基础知识 MFC(Microsoft Foundation Classes)是微软提供的一套C++类库,用于简化Windows平台下图形用户界面(GUI)和底层API的调用。MFC使得开发者能够以面向对象的方式构建应用程序,大大降低了Windows编程的复杂性。通过MFC,开发者可以创建窗口、菜单、工具栏和其他界面元素,并响应用户的操作。 ### 4. USB相机的控制与调用 USB相机是常用的图像捕捉设备,它通过USB接口与计算机连接,通过USB总线向计算机传输视频流。要控制USB相机,通常需要相机厂商提供的SDK或者支持标准的UVC(USB Video Class)标准。在本知识点中,我们假设使用的是支持UVC的USB相机,这样可以利用OpenCV进行控制。 ### 5. 利用opencv2.4实现USB相机调用 在理解了OpenCV和MFC的基础知识后,接下来的步骤是利用OpenCV库中的函数实现对USB相机的调用。这包括初始化相机、捕获视频流、显示图像、保存图片以及关闭相机等操作。具体步骤可能包括: - 使用`cv::VideoCapture`类来创建一个视频捕捉对象,通过调用构造函数并传入相机的设备索引或设备名称来初始化相机。 - 通过设置`cv::VideoCapture`对象的属性来调整相机的分辨率、帧率等参数。 - 使用`read()`方法从视频流中获取帧,并将获取到的图像帧显示在MFC创建的窗口中。这通常通过OpenCV的`imshow()`函数和MFC的`CWnd::OnPaint()`函数结合来实现。 - 当需要拍照时,可以通过按下一个按钮触发事件,然后将当前帧保存到文件中,使用OpenCV的`imwrite()`函数可以轻松完成这个任务。 - 最后,当操作完成时,释放`cv::VideoCapture`对象,关闭相机。 ### 6. MFC界面实现操作 在MFC应用程序中,我们需要创建一个界面,该界面包括启动相机、拍照、保存图片和关闭相机等按钮。每个按钮都对应一个事件处理函数,开发者需要在相应的函数中编写调用OpenCV函数的代码,以实现与USB相机交互的逻辑。 ### 7. 调试与运行 调试是任何开发过程的重要环节,需要确保程序在调用USB相机进行拍照和图像处理时,能够稳定运行。在Visual Studio 2010中可以使用调试工具来逐步执行程序,观察变量值的变化,确保图像能够正确捕获和显示。此外,还需要测试程序在各种异常情况下的表现,比如USB相机未连接、错误操作等。 通过以上步骤,可以实现一个利用opencv2.4和Visual Studio 2010开发的MFC应用程序,来控制USB相机完成打开相机、拍照、关闭等操作。这个过程涉及多个方面的技术知识,包括OpenCV库的使用、MFC界面的创建以及USB相机的调用等。
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