自动排班系统1.0

附详细注释

#include <iostream>#include <cstdio>#include <queue>#include <string.h> #include <vector>#include <string>#include <algorithm>using namespace std;#define arraySize 200  //中心干部不超过100，每周班数最多50#define inf 1000000000//无穷大int capacity[arraySize][arraySize], flow[arraySize][arraySize], max_flow[arraySize], pre[arraySize];//capacity存储点之间最大流量，flow存储点之间当前已经流过的流量 //max_flow存储每次遍历过程中的值,pre记录查找过程中每个节点的前一节点，用于后续更新int reflect[100];//用于标记干部值哪班,初始值为0,代表还未分配值班时间int period_info[60][10];//每班由哪些人来值int member_amount, period_amount, tmp, start_node, end_node;//干部数量，班的数量，临时变量，超级源点，超级汇点//干部对象,No-干部对应序号，name-姓名，period_amount可值班数，store_period存储可以值的班对应的序号，干部不超过100人struct member{int No;string name;int period_amount;vector <int> store_period;}store_member[100];//贪心阶段干部的排序，按照空余时间段少的先安排的策略排序bool cmp(member a, member b){return a.period_amount < b.period_amount;}//初始化void Initialize(){//初始化干部值班对应关系memset(reflect, 0, sizeof(reflect));//初始化班存储的干部信息memset(period_info, 0, sizeof(period_info));}//核心算法，通过设置1个超级源点和1个超级汇点，并把从源点流出和流入源点的值设置为1，从而确保每一班都有一个人值int Edmonds_Karp(int source, int target)//源点,汇点 {//初始化 queue <int> store;int cur;//ans最大流 此处用于返回看能否保证每一班一个人int ans=0;//cur当前节点 //flow存储的是两个点之间的流量，用于后续判断干部和班之间的关系memset(flow, 0, sizeof(flow));while (true)//一直寻找增广路 {memset(max_flow, 0, sizeof(max_flow));memset(pre, 0, sizeof(pre));store.push(source);max_flow[source] = inf;while (!store.empty()){cur = store.front();store.pop();for (int next = source; next <= target; next++){//max_flow[next]恰可以用于标记是否访问过，同时要保证两点之间还有剩余流量 //这个过程中，可能会出现多条可行路径，但因为汇点只有一个会被先到达的路径抢占，故每个过程只能找到一条if (!max_flow[next] && capacity[cur][next]>flow[cur][next]){store.push(next);//如果这两个点之间的值，比之前的最小值还小，则更新 max_flow[next] = min(max_flow[cur], capacity[cur][next] - flow[cur][next]);//记录前一个节点，用于后续更新 pre[next] = cur;}}}//说明已经找不到增广路了 if (max_flow[target] == 0)break;//更新操作 for (int u = target; u != source; u = pre[u]){flow[pre[u]][u] += max_flow[target];//反向边  flow[u][pre[u]] -= max_flow[target];}ans += max_flow[target];}return ans;}//最后排班信息显示void display(){//i控制每一班的循环 for (int i = 1; i <= period_amount; i++){cout << "The people on duty in Period " << i << "are:   ";//j负责输出该班对应的几位干部 for (int j = 0; j < 10; j++){//如果值非0，就代表还有干部，输出 if (period_info[i][j])    //period_info[i][j]存储的就是干部的序号，从而取出相应的干部的姓名 cout << "  "<<store_member[period_info[i][j]].name; else break;}cout << endl;}}int main(){//用于存储在EK算法之后，还没有被分配的干部vector <member> store_rest;Initialize();//模拟系统数据获取，如若需要每月排班一次可以随机获得干部的输入顺序，即可获得不同的结果//建议最后可以添加一个功能,当一个人需要手动调整位置时，可以实现他在哪些班次可以移动 cout << "请输入干部总数和总班数：\n";cin >> member_amount>>period_amount;//设置源点为0，1-member_amount为干部,//member_amount+1到member_amount+period_amount即为班次 start_node = 0;end_node = member_amount + period_amount + 1;    //默认用序号代表班，从1到period_amountcout << "请按序输入干部名字和可值班时段的总数和序号\n";//i的下标必须从1开始，因为还要设置一个超级源点for (int i = 1; i <= member_amount; i++){//输入干部姓名和其可值班总数cin >> store_member[i].name>> store_member[i].period_amount;store_member[i].No = i;//输入干部可值班时间段对应序号for (int j = 0; j < store_member[i].period_amount; j++){cin >> tmp;store_member[i].store_period.push_back(tmp);}}//建图//初始化，默认两点间有通路为1，无通路为0。memset(capacity, 0, sizeof(capacity));//超级源点为0，超级汇点为member_amount+period_amount+1//超级源点到每个干部间连一条权值为1的边，代表每个干部值1班for (int i = 1; i <= member_amount; i++){capacity[0][i] = 1;}//每班到超级汇点之间连一条权值为1的边，从而先确保每一班保证有一个干部值for (int i = member_amount+1; i <= end_node-1; i++){capacity[i][end_node] = 1;}for (int i = 1; i <= member_amount; i++){for (int j = 0; j < store_member[i].period_amount; j++){//干部和班之间权值置1，代表干部到班之间有一条路//store_member[i].store_period[j]存储的是第i个干部的第j班可以值哪个班加上member_amount的值就可以表示图中的点 capacity[i][store_member[i].store_period[j] + member_amount] = 1;}}//调用EK算法，先确保每一班有一人值。int check=Edmonds_Karp(start_node, end_node);//check用来检验是否能够保证每班至少1人,若不等于班数则代表不可以确保，不过这种情况几乎不可能发生 /*此处或许可以更加严密，如出现这种情况，就让某些干部值两班,出现这种情况，只要将源点到每个干部的权值设为2 保留每个班次到汇点的权值为1，细节部分需要稍作修改*/if (check != period_amount){cout << "无法保障每班1人\n";return 0;}//给已经分配好的值班确认关系for (int i = member_amount + 1; i <= end_node - 1;i++){for (int j = 1; j <= member_amount; j++){//flow的值代表第j个干部是否值第(i-member_amount)个班,如果为1，则建立关系 if (flow[j][i] == 1){reflect[j] = (i - member_amount);break;}}}//处理已经分配好的干部和对应班的关系 for (int i = 1; i <= member_amount; i++){if(reflect[i])//如果第i个干部已经被分配了1班 tmp = reflect[i];else continue; //否则跳过 for (int j = 0; j < 10; j++){//找到一个空值，把这个干部放进去 if (period_info[tmp][j] == 0){period_info[tmp][j] = i;break;}}}//贪心阶段for (int i = 1; i <= member_amount; i++){//还未被安排if (reflect[i] == 0){store_rest.push_back(store_member[i]);}}//按照自定义的贪心策略排序 sort(store_rest.begin(), store_rest.end(), cmp);int p, minn,cnt;//p用来记录该干部的哪个可值班中现有人数最少的那个班的序号//minn用来记录，该干部可值班中最小的现有人数 for (int i = 0; i < store_rest.size(); i++)//循环剩下的干部 {p = 0;minn = inf;//循环该干部的可值班，找出他可值班中哪个班现有人数最少，并将他安排到那个班次//同时注意及时更新班次信息，否则会在贪心选择时出错 for (int j = 0; j < store_rest[i].period_amount; j++){cnt = 0;for (int k = 0; k < 10; k++){//store_rest[i].store_period[j][k]剩下的第i个干部，他可值的第j个班的班的序号 if (period_info[store_rest[i].store_period[j]][k]){cnt++;}else break;}if (cnt < minn){minn = cnt;//更新最小班的位置 p = store_rest[i].store_period[j];}}//更新 reflect[store_rest[i].No] = p;        for (int k = 0; k < 10; k++){if (period_info[p][k])continue;else {  //更新班次信息   period_info[p][k]=store_rest[i].No;  break;}} }//显示 display();system("pause");return 0;}

测试样例一：

测试样例二：

测试样例三：（改变了二的输入顺序，内容一样）