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第 4 章 红帽构建的 OptaPlanner 示例

Red Hat Process Automation Manager 提供了几个红帽构建的 OptaPlanner 示例。您可以检查示例的代码，并根据需要对其进行修改以满足您的需要。

注意

红帽不支持 Red Hat Process Automation Manager 发行版本中所含的示例代码。

一些 OptaPlanner 示例解决了在技术 contests 中出出的问题。以下表中的 Contest 列列出了 contests。它也识别一个示例为 realistic 或 unrealistic 用于 contest 的目的。最后的 contest 是符合以下标准的官方独立 contest：

  • 明确定义的实际用例
  • 真实限制
  • 多个真实数据集
  • 在特定硬件的特定时间限制中可重复生成结果
  • 领导和/或企业级操作人员的严重参与。

架构师 contests 提供 OptaPlanner 的目标比较，与研究软件和研究方面提供了目标比较。

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表 4.1. 示例概述
示例Domain大小法国目录名称

N queens

1 个实体类

(1 个变量)

实体 IANA 256

值 IANA 256

搜索空间 10^616

Pointless (cheatable)

nqueens

Cloud balancing

1 个实体类

(1 个变量)

实体为 2400

值 IANA 800

搜索空间 10^6967

否（由我们定义）

cloudbalancing

trafficing Salesman

1 个实体类

(1 个链变量)

实体 IANA 980

值 980

搜索空间 10^2504

unrealistic TSP web

tsp

Tennis club 调度

1 个实体类

(1 个变量)

实体 72

值 IANA 7

搜索空间 10^60

否（由我们定义）

tennis

会议调度

1 个实体类

(2 个变量)

实体关联 10

值 320 和 IANA 5

搜索空间 10^320

否（由我们定义）

会议计划

类时间设置

1 个实体类

(2 个变量)

实体 IANA 434

值 IANA 25 和 IANA 20

搜索空间 10^1171

ITC 2007 跟踪 3

curriculumCourse

机器重新分配

1 个实体类

(1 个变量)

实体为 50000

值 IANA 5000

搜索空间 10^184948

最近迁移的 ROADEF 2012

machineReassignment

vehicle 路由

1 个实体类

(1 个链变量)

1 个影子实体类

(1 自动影子变量)

实体 IANA 2740

值 IANA 2795

搜索空间 10^8380

非弹性 VRP Web

vehiclerouting

带有时间窗的 vehicle 路由

所有 Vehicle 路由

(1 shadow 变量)

实体 IANA 2740

值 IANA 2795

搜索空间 10^8380

非弹性 VRP Web

vehiclerouting

项目作业调度

1 个实体类

(2 个变量)

(1 shadow 变量)

实体为 640

值 IANA ? 和 IANA ?

搜索空格 ？

近远的 MISTA 2013

projectjobscheduling

任务分配

1 个实体类

(1 个链变量)

(1 shadow 变量)

1 个影子实体类

(1 自动影子变量)

实体为 500

值 520

搜索空间 10^1168

没有定义

taskassigning

评估时间设置

2 个实体类（相同层次结构）

(2 个变量)

实体为 1096

值 IANA 80 和 IANA 49

搜索空间 10^3374

ITC 2007 跟踪 1

考试

Nurse rostering

1 个实体类

(1 个变量)

实体为 752

值 IANA 50

搜索空间 10^1277

2010 年 10 月 11 日

nurserostering

趋势

1 个实体类

(1 个变量)

实体 1560

值 78

搜索空间 10^2301

unrealistic TTP

trafficingtournament

更便宜的时间调度

1 个实体类

(2 个变量)

实体为 500

值 IANA 100 和 IANA 288

搜索空间 10^20078

近似的 ICONHQ

cheaptimescheduling

参与

1 个实体类

(1 个变量)

实体关联 11

value = 1000

搜索空间 10^4

没有定义

参与

指导调度

1 个实体类

(2 个变量)

实体 IANA 216

值 IANA 18 和 IANA 20

搜索空间 10^552

没有定义

指导调度

rock 导览

1 个实体类

(1 个链变量)

(4 影子变量)

1 个影子实体类

(1 自动影子变量)

实体依赖项 47

值 IANA 48

搜索空间 10^59

没有定义

rocktour

飞行人员的调度

1 个实体类

(1 个变量)

1 个影子实体类

(1 自动影子变量)

实体 4375

值 750

搜索空间 10^12578

没有定义

flightcrewscheduling

4.1. N queens
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将 n queens 放在 n 大小的 chessboard 中，因此不会相互攻击两个 queens。最常见的 n queens puzzle 是 8 个 queens puzzle，带有 n = 8 ：

nQueensScreenshot

约束：

  • 使用 n 列的数量和 n 行。
  • 将 n queens 放在按板上。
  • 没有两个 queens 可以相互攻击。queen 可以在同一个水平、垂直或 diagonal 行中对任何其他 queen 进行攻击。

本文档主要使用 4 queens puzzle 作为主要示例。

建议的解决方案可以是：

图 4.1. Four queens puzzle 的一个错误的解决方案

partiallySolvedNQueens04Explained

以上解决方案是错误，因为 queens A1 和 B0 可以相互攻击（因此可能会 queens B0 和 D0）。删除 queen B0 会遵循 "no two queens 可相互攻击"约束，但会破坏 "place n queens" 约束。

以下是正确的解决方案：

图 4.2. Four queens puzzle 的正确解决方案

solvedNQueens04

所有约束都已满足，因此解决方案正确。

请注意，大多数 queens puzzles 具有多个正确的解决方案。我们将专注于查找给定 n 的正确解决方案，而不是查找给定 n 可能的正确解决方案数量。

问题大小

4queens   has   4 queens with a search space of    256.
8queens   has   8 queens with a search space of   10^7.
16queens  has  16 queens with a search space of  10^19.
32queens  has  32 queens with a search space of  10^48.
64queens  has  64 queens with a search space of 10^115.
256queens has 256 queens with a search space of 10^616.

n queens 示例的实现尚未优化，因为它作为 beginner 示例。然而，它可以轻松地处理 64 queens。通过一些更改，它已被显示，可以轻松地处理 5000 queens 等。

4.1.1. N queens 的域模型
复制链接

本例使用域模型来解决四个 queens 问题。

  • 创建域模型

    良好的域模型将更方便地理解并解决您的规划问题。

    这是 n queens 示例的域模型： 

    public class Column {

    private int index;

    // ... getters and setters
}
     
    public class Row {

    private int index;

    // ... getters and setters
}
     
    public class Queen {

    private Column column;
    private Row row;

    public int getAscendingDiagonalIndex() {...}
    public int getDescendingDiagonalIndex() {...}

    // ... getters and setters
}

  • 计算搜索空间.

    Queen 实例有一个 Column （例如： 0 是列 A, 1 is column B, …​） 和一个 Row （例如，0 为行 0，1 为行 1, …​）。

    根据列和行计算升序行和降序行。

    列和行索引从小时的左上角开始。 

    public class NQueens {

    private int n;
    private List<Column> columnList;
    private List<Row> rowList;

    private List<Queen> queenList;

    private SimpleScore score;

    // ... getters and setters
}

  • 查找解决方案

    单个 NQueens 实例包含所有 Queen 实例的列表。它是 解决方案 实现，它将由 Solver 提供、解决并从 Solver 检索。

请注意，在四个 queens 示例中，NQueens 的 getN （） 方法始终返回四个。

图 4.3. Four Queens 的解决方案

partiallySolvedNQueens04Explained
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表 4.2. 域模型中解决方案详情
 columnIndexrowIndexascendingDiagonalIndex (columnIndex + rowIndex)descendingDiagonalIndex (columnIndex - rowIndex)

A1

0

1

1 (**)

-1

B0

1

0 (*)

1 (**)

1

C2

2

2

4

0

D0

3

0 (*)

3

3

当两个 queens 共享相同的列时，行或 diagonal 行（如 ASP 和(DSL)）可以相互攻击。

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