【算法】基于时间段的有限资源算法

本文介绍了一种用于会议管理系统中的资源预约算法,通过分析已预订会议与待预订会议的时间重叠情况,判断在指定时间段内是否有足够的资源可供预约。

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[size=x-large][b]1、案例描述[/b][/size]
最近做会议管理系统,预约会议需要一个算法来判断在指定的时间段内是否有可用的资源,这个算法是这样的:一个企业可以同时并发的会议数是有限的,预约会议时需要判断在预约的会议时间段内是否有可用的资源,资源没有达到限制数量时可预约会议,一旦资源达到限制的数量则预约会议失败。

举个例子:某企业在同一时间段内可同时并发的最大会议数为4个,企业在2012-12-19已经预订了以下时间段的会议:

[table]
|编号|开始时间|结束时间|
|1|2012-12-19 09:00:00|2012-12-19 09:30:00|
|2|2012-12-19 09:00:00|2012-12-19 10:00:00|
|3|2012-12-19 09:00:00|2012-12-19 10:30:00|
|4|2012-12-19 09:30:00|2012-12-19 11:00:00|
|5|2012-12-19 10:00:00|2012-12-19 10:30:00|
|6|2012-12-19 10:00:00|2012-12-19 11:00:00|
|7|2012-12-19 11:00:00|2012-12-19 12:00:00|
[/table]
那么,是否可以预订2012-12-19 10:00:00至2012-12-19 10:40:00的会议?是否可以预订2012-12-19 10:50:00至2012-12-19 11:20:00的会议?

[size=x-large][b]2、案例分析[/b][/size]
将已预订的会议和待预订的会议放时间轴上进行分析,如下图所示:
[img]http://dl.iteye.com/upload/attachment/0081/2717/bee0a6fb-7944-3fe7-92fd-14f89e0a9bb2.png[/img]

从上图分析可知,在10:00 至10:40之间,该时间段已预订有以下会议:
[table]
|编号|开始时间|结束时间|
|3|2012-12-19 09:00:00|2012-12-19 10:30:00|
|4|2012-12-19 09:30:00|2012-12-19 11:00:00|
|5|2012-12-19 10:00:00|2012-12-19 10:30:00|
|6|2012-12-19 10:00:00|2012-12-19 11:00:00|
[/table]

在时间轴标示如下图所示,10:00 至10:40可划分成10:00 至10:30和10:30 至10:40两个时间段来统计资源使用情况。
[img]http://dl.iteye.com/upload/attachment/0081/2719/6ee1b37e-3bc3-3189-bd54-f47b2cce7a8b.png[/img]

由上图可知,10:00 至10:30使用了4个,而10:30 至10:40则使用了2个。10:00 至10:30期间并发的会议已达到最大会议数4个的限制,若预订了10:00 至10:40的会议,则在10:00 至10:30期间将超出可并发的最大会议数限制,由此可知,不能再预订10:00至10:40的会议。

同理可知,10:50至11:20之间,可划分为10:50 至11:00和11:00 至11:20两个时间段来统计资源使用情况,其中10:50 至11:00使用了2个,而11:00 至11:20使用了1个,两个时间段都没有达到最大会议数4个的限制,由此可知,可以预订10:50至11:20的会议。

综合上述的分析过程,可以得出处理步骤如下:
(1)获取所有已预约会议中与当前要预约会议时间上有交叉的会议,若获取到的会议数量小于最大会议并发数限制时,则可以预约会议,否则进入(2);
(2)根据获取的时间上有交叉的已预约会议的开始时间和结束时间,以及当前要预约会议的开始时间和结束时间,划分时间段,并计算在当前要预约会议内每个时间段已使用的资源数;
(3)判断每个时间段已使用的资源数是否已经达到最大会议并发数限制,若有存在某个时间段已使用的资源数已达到,即当前要预约的会议的某个时间段没有资源,不能预约会议,否则可以预约;


[size=x-large][b]3、解决过程[/b][/size]
[size=large][b](1)时间段模型TimePeriod[/b][/size]

class TimePeriod {
private String startTime;
private String endTime;

TimePeriod() {

}
TimePeriod(String startTime, String endTime) {
this.startTime = startTime;
this.endTime = endTime;
}

public String getStartTime() {
return startTime;
}

public void setStartTime(String startTime) {
this.startTime = startTime;
}

public String getEndTime() {
return endTime;
}

public void setEndTime(String endTime) {
this.endTime = endTime;
}
}

[size=large][b](2)获取交叉会议[/b][/size]

// 获取列表中与指定时间段有交叉的时间段列表
private static List<TimePeriod> filterPeriods(final TimePeriod source, final List<TimePeriod> resources) {
List<TimePeriod> results = new ArrayList<TimePeriod>(0);
String ss = source.getStartTime();
String se = source.getEndTime();
for(TimePeriod resource : resources) {
String rs = resource.getStartTime();
String re = resource.getEndTime();
if(!(greaterTime(ss, re) || lessTime(se, rs))) {
System.out.println("[" + rs + " ~ " + re + "]");
results.add(resource);
}
}
return results;
}

// 时间比较,time1>=time2时返回true,否则false
private static boolean greaterTime(final String time1, final String time2) {
return time1.compareTo(time2)>=0;
}

// 时间比较,time1<=time2时返回true,否则false
private static boolean lessTime(final String time1, final String time2) {
return time1.compareTo(time2)<=0;
}

[size=large][b](3)获取时间点[/b][/size]

// 获取列表中与给定时间段内的所有时间点
private static Map<String, String> listPoints(final TimePeriod source, final List<TimePeriod> resources) {
Map<String, String> points = new HashMap<String, String> (0);
addPoint(source, points);

for(TimePeriod resource : resources) {
addPoint(source, resource, points);
}
return points;
}
// 加入时间点
private static void addPoint(final TimePeriod source, Map<String, String> points) {
addPoint(source, source, points);
}

// 加入时间点
private static void addPoint(final TimePeriod source, final TimePeriod period, Map<String, String> points) {
addPoint(source, period.getStartTime(), points);
addPoint(source, period.getEndTime(), points);
}

// 加入时间点
private static void addPoint(final TimePeriod source, final String time, Map<String, String> points) {
if(greaterTime(time, source.getStartTime()) && lessTime(time, source.getEndTime())) {
if(!points.containsKey(time)) {
points.put(time, time);
}
}
}

[size=large][b](4)对时间点进行排序[/b][/size]

private static String[] sortPoints(final Map<String, String> points) {
int index = 0;
String[] results = new String[points.size()];
for(String key : points.keySet()) {
results[index ++] = key;
}
Arrays.sort(results);
return results;
}

[size=large][b](5)划分时间段[/b][/size]

// 根据排序好的时间点,划分相关时间段
private static List<TimePeriod> listPeriods(final String[] points) {
List<TimePeriod> spans = new ArrayList<TimePeriod> (0);
String start = points[0];
for(int i=1; i<points.length; i++) {
spans.add(new TimePeriod(start, points[i]));
start = points[i];
}
return spans;
}

[size=large][b](6)计算每个时间段已使用资源数[/b][/size]

// 计算每个时间段已使用的资源数
private static int[] cacl(final List<TimePeriod> periods, final List<TimePeriod> resources) {
int[] results = new int[periods.size()];
for(TimePeriod resource : resources) {
for(int i=0; i<periods.size(); i++) {
if(checkSpan(periods.get(i), resource)) {
results[i] ++;
}
}
}
printResult(periods, results);
return results;
}

// 检查是否已指定时间段有交叉
private static boolean checkSpan(final TimePeriod period, final TimePeriod resource) {
String ss = period.getStartTime();
String se = period.getEndTime();
String rs = resource.getStartTime();
String re = resource.getEndTime();
return(greaterTime(ss,rs) && lessTime(se,re));
}

// 打印输出各时间段资源使用情况
private static void printResult(final List<TimePeriod> periods, final int[] results) {
for(int i=0; i<results.length; i++) {
TimePeriod r = periods.get(i);
System.out.println("[" + r.getStartTime() + " ~ " + r.getEndTime() + "]=" + results[i]);
}
}

[size=large][b](7)判断是否有可用资源[/b][/size]

// 判断是否有可用资源,有则返回true,否则返回false
private static boolean canBooked(final int max, final TimePeriod source, final List<TimePeriod> resources) {
return canBooked(max, cacl(listPeriods(sortPoints(listPoints(source, resources))), resources));
}
// 判断已使用的资源数是否存在已超过或等于最大值,是则返回false,否则返回true
private static boolean canBooked(final int max, final int[] results) {
for(int result : results) {
if(result>=max) {
return false;
}
}
return true;
}


[size=x-large][b]4、解决结果[/b][/size]
[size=large][b](1)测试代码[/b][/size]

public static void main(String[] args) {
int maxResource = 4;
TimePeriod source1 = new TimePeriod("2012-12-19 10:00:00","2012-12-19 10:40:00");
TimePeriod source2 = new TimePeriod("2012-12-19 10:50:00","2012-12-19 11:20:00");
List<TimePeriod> resources = new ArrayList<TimePeriod> (0);
resources.add(new TimePeriod("2012-12-19 09:00:00","2012-12-19 09:30:00"));
resources.add(new TimePeriod("2012-12-19 09:00:00","2012-12-19 10:00:00"));
resources.add(new TimePeriod("2012-12-19 09:00:00","2012-12-19 10:30:00"));
resources.add(new TimePeriod("2012-12-19 09:30:00","2012-12-19 11:00:00"));
resources.add(new TimePeriod("2012-12-19 10:00:00","2012-12-19 10:30:00"));
resources.add(new TimePeriod("2012-12-19 10:00:00","2012-12-19 11:00:00"));
resources.add(new TimePeriod("2012-12-19 11:00:00","2012-12-19 12:00:00"));

if(canBooked(maxResource, source1, resources)) {
System.out.println("Yes");
} else {
System.out.println("No");
}

System.out.println();
if(canBooked(maxResource, source2, resources)) {
System.out.println("Yes");
} else {
System.out.println("No");
}
}

[size=large][b](2)运行结果[/b][/size]

[2012-12-19 09:00:00 ~ 2012-12-19 10:30:00]
[2012-12-19 09:30:00 ~ 2012-12-19 11:00:00]
[2012-12-19 10:00:00 ~ 2012-12-19 10:30:00]
[2012-12-19 10:00:00 ~ 2012-12-19 11:00:00]
[2012-12-19 10:00:00 ~ 2012-12-19 10:30:00]=4
[2012-12-19 10:30:00 ~ 2012-12-19 10:40:00]=2
No

[2012-12-19 09:30:00 ~ 2012-12-19 11:00:00]
[2012-12-19 10:00:00 ~ 2012-12-19 11:00:00]
[2012-12-19 11:00:00 ~ 2012-12-19 12:00:00]
[2012-12-19 10:50:00 ~ 2012-12-19 11:00:00]=2
[2012-12-19 11:00:00 ~ 2012-12-19 11:20:00]=1
Yes

[size=large][b](3)结论[/b][/size]
从运行结果可知,测试结果正确,问题解决。

[size=x-large][b]5、完整源代码[/b][/size]
完整源代码 [url=http://dl.iteye.com/topics/download/9d97b17f-a87f-3b71-a8dd-9bd94a3add23][b]点击这里[/b][/url] 下载
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