第10章 Red Hat build of Quarkus 上の Red Hat build of OptaPlanner: 時間割のクイックスタートガイド


このガイドでは、Red Hat build of OptaPlanner の制約解決人工知能 (AI) を使用して Red Hat build of Quarkus アプリケーションを作成するプロセスを説明します。学生および教師向けの時間割を最適化する REST アプリケーションを構築していきます。

サービスは、AI を使用して、以下のハードおよびソフトの スケジュール制約 に準拠し、Lesson インスタンスを Timeslot インスタンスと Room インスタンスに自動的に割り当てます。

  • 1 部屋に同時に割り当てることができる授業は、最大 1 コマです。
  • 教師が同時に一度に行うことができる授業は最大 1 回です。
  • 生徒は同時に出席できる授業は最大 1 コマです。
  • 教師は、1 つの部屋での授業を希望します。
  • 教師は、連続した授業を好み、授業間に時間が空くのを嫌います。

数学的に考えると、学校の時間割は NP 困難 の問題であります。つまり、スケーリングが困難です。総当たり攻撃で考えられる組み合わせを単純にすべて反復すると、スーパーコンピューターを使用したとしても、非自明的なデータセットを取得するのに数百年かかります。幸い、Red Hat build of OptaPlanner などの AI 制約ソルバーには、妥当な時間内にほぼ最適なソリューションを提供する高度なアルゴリズムがあります。妥当な期間として考慮される内容は、問題の目的によって異なります。

前提条件

  • OpenJDK 11 以降がインストールされている。Red Hat build of Open JDK は Red Hat カスマーポータル (ログインが必要) の ソフトウェアダウンロード ページから入手できます。
  • Apache Maven 3.6 以降がインストールされている。Maven は Apache Maven Project の Web サイトから入手できます。
  • IntelliJ IDEA、VS Code、Eclipse、NetBeans などの IDE が利用できる。

10.1. Maven プラグインを使用した OptaPlanner Red Hat build of Quarkus Maven プロジェクトの作成

Apache Maven および Quarkus Maven プラグインを使用して、Red Hat build of OptaPlanner および Quarkus アプリケーションの使用を開始できます。

前提条件

  • OpenJDK 11 以降がインストールされている。Red Hat build of Open JDK は Red Hat カスマーポータル (ログインが必要) の ソフトウェアダウンロード ページから入手できます。
  • Apache Maven 3.6 以降がインストールされている。Maven は Apache Maven Project の Web サイトから入手できます。

手順

  1. コマンドターミナルで以下のコマンドを入力し、Maven が JDK 11 を使用していること、そして Maven のバージョンが 3.6 以上であることを確認します。

    mvn --version
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  2. 上記のコマンドで JDK 11 が返されない場合は、JDK 11 へのパスを PATH 環境変数に追加し、上記のコマンドを再度入力します。
  3. Quarkus OptaPlanner クイックスタートプロジェクトを生成するには、以下のコマンドを入力します。

    mvn com.redhat.quarkus.platform:quarkus-maven-plugin:2.13.Final-redhat-00006:create \
        -DprojectGroupId=com.example \
        -DprojectArtifactId=optaplanner-quickstart  \
        -Dextensions="resteasy,resteasy-jackson,optaplanner-quarkus,optaplanner-quarkus-jackson" \
        -DplatformGroupId=com.redhat.quarkus.platform
        -DplatformVersion=2.13.Final-redhat-00006 \
        -DnoExamples
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    このコマンドは、./optaplanner-quickstart ディレクトリーで以下の要素を作成します。

    • Maven の構造
    • src/main/dockerDockerfile ファイルの例
    • アプリケーションの設定ファイル

      Expand
      表10.1 mvn io.quarkus:quarkus-maven-plugin:2.13.Final-redhat-00006:create コマンドで使用したプロパティー
      プロパティー説明

      projectGroupId

      プロジェクトのグループ ID。

      projectArtifactId

      プロジェクトのアーティファクト ID。

      extensions

      このプロジェクトで使用する Quarkus 拡張のコンマ区切りリスト。Quarkus 拡張の全リストは、特定のコマンドラインで mvn quarkus:list-extensions を入力します。

      noExamples

      テストまたはクラスを使用せずに、プロジェクト構造でプロジェクトを作成します。

      projectGroupID および projectArtifactID プロパティーの値を使用して、プロジェクトバージョンを生成します。デフォルトのプロジェクトバージョンは 1.0.0-SNAPSHOT です。

  4. OptaPlanner プロジェクトを表示するには、OptaPlanner Quickstarts ディレクトリーに移動します。

    cd optaplanner-quickstart
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  5. pom.xml ファイルを確認します。コンテンツの例を以下に示します。

    <dependencyManagement>
      <dependencies>
        <dependency>
          <groupId>io.quarkus.platform</groupId>
          <artifactId>quarkus-bom</artifactId>
          <version>2.13.Final-redhat-00006</version>
          <type>pom</type>
          <scope>import</scope>
        </dependency>
        <dependency>
          <groupId>io.quarkus.platform</groupId>
          <artifactId>quarkus-optaplanner-bom</artifactId>
          <version>2.13.Final-redhat-00006</version>
          <type>pom</type>
          <scope>import</scope>
        </dependency>
      </dependencies>
    </dependencyManagement>
    <dependencies>
      <dependency>
        <groupId>io.quarkus</groupId>
        <artifactId>quarkus-resteasy</artifactId>
      </dependency>
      <dependency>
        <groupId>io.quarkus</groupId>
        <artifactId>quarkus-resteasy-jackson</artifactId>
      </dependency>
      <dependency>
        <groupId>org.optaplanner</groupId>
        <artifactId>optaplanner-quarkus</artifactId>
      </dependency>
      <dependency>
        <groupId>org.optaplanner</groupId>
        <artifactId>optaplanner-quarkus-jackson</artifactId>
      </dependency>
      <dependency>
        <groupId>io.quarkus</groupId>
        <artifactId>quarkus-junit5</artifactId>
        <scope>test</scope>
      </dependency>
    </dependencies>
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