首页
学习
活动
专区
工具
TVP
发布
精选内容/技术社群/优惠产品,尽在小程序
立即前往

在or-tools python中为调度问题添加软约束

在OR-Tools(Operations Research Tools)Python库中,调度问题通常涉及到任务分配、资源分配和时间安排等方面。软约束是指那些可以违反但会带来某种程度惩罚的约束条件。与硬约束不同,软约束允许在优化过程中有一定的灵活性。

基础概念

调度问题通常建模为一个优化问题,目标是最小化或最大化某个目标函数,同时满足一系列硬约束和软约束。硬约束是必须满足的条件,而软约束则是希望尽量满足的条件。

相关优势

添加软约束的优势在于它提供了更多的灵活性,允许模型在满足大部分约束的同时,对某些不太重要的约束进行权衡。这有助于找到更优的解,或者在约束条件非常严格时找到可行解。

类型

软约束的类型可以多种多样,例如:

  1. 延迟惩罚:对于任务的延迟完成,可以设置一个惩罚函数。
  2. 资源过度使用惩罚:如果资源使用超过一定限额,可以设置惩罚。
  3. 优先级惩罚:对于低优先级任务的延迟,可以设置更高的惩罚。

应用场景

软约束广泛应用于各种调度问题,如:

  • 生产调度:在生产线上,某些任务可能有轻微的延迟,但需要尽量避免关键任务的延迟。
  • 车辆路径规划:在物流配送中,某些客户的配送时间可以有一定的弹性。
  • 项目管理:在项目管理中,某些非关键路径的任务可以有一定的延迟。

如何添加软约束

以下是一个简单的示例,展示如何在OR-Tools中为调度问题添加软约束。假设我们有一个简单的任务调度问题,目标是尽量减少任务的延迟。

代码语言:txt
复制
from ortools.sat.python import cp_model

def create_model():
    model = cp_model.CpModel()

    num_tasks = 5
    num_workers = 3
    task_durations = [3, 2, 5, 1, 4]
    start_times = [model.NewIntVar(0, cp_model.INT_MAX, f'start_{i}') for i in range(num_tasks)]
    end_times = [model.NewIntVar(0, cp_model.INT_MAX, f'end_{i}') for i in range(num_tasks)]

    # 硬约束:每个任务只能由一个工人完成
    for i in range(num_tasks):
        model.Add(sum(worker == i for worker in workers) == 1)

    # 软约束:任务的延迟惩罚
    delay_penalty = 10
    for i in range(num_tasks):
        model.Add(end_times[i] <= start_times[i] + task_durations[i])
        model.Minimize(sum(delay_penalty * (end_times[i] - start_times[i] - task_durations[i]) for i in range(num_tasks)))

    solver = cp_model.CpSolver()
    status = solver.Solve(model)

    if status == cp_model.OPTIMAL:
        for i in range(num_tasks):
            print(f'Task {i} starts at {solver.Value(start_times[i])} and ends at {solver.Value(end_times[i])}')
    else:
        print('No solution found.')

create_model()

解决问题的思路

  1. 定义变量:创建任务的开始时间和结束时间的变量。
  2. 添加硬约束:确保每个任务只能由一个工人完成。
  3. 添加软约束:通过惩罚函数来处理任务的延迟。
  4. 求解模型:使用OR-Tools的求解器来求解模型,并输出结果。

参考链接

通过这种方式,可以在OR-Tools中有效地添加和处理软约束,从而优化调度问题的解决方案。

页面内容是否对你有帮助?
有帮助
没帮助

相关·内容

OR-Tools|带你了解谷歌开源优化工具(Google Optimization Tools)

但是,OR-Tools解决路由问题提供了更好的平台,这些问题包含了超出TSP问题约束。...2.5 调度问题(Scheduling) 调度问题对于管理的作用不可忽视,要让管理大量运营工作的公司正常运作,就需要在特定时间任务分配人员和资源,以定期解决调度问题。...主要有员工排班和车间作业调度(JSP)这两种调度问题。员工排班是组织时间表和人员配置要求约束下为员工创建合理的工作安排。而车间作业问题是一种常见的多台机器上处理多个作业的调度问题。...事实上,无论是员工排班问题中找到满足所有约束的时间表,还是车间作业问题中要得到任务严格按照顺序完成的调度时间,计算上都是比较困难的。...,它通过重复添加不通向先前访问过的节点(仓库除外)的权重最小的边求解器创建初始路径。

11.4K32

基于求解器的路径规划算法实现及性能分析

此外可以通过调用约束规划求解器下的约束构建方法丰富约束条件,实现复杂程度更高的 VRP 问题求解。...、.Net类库; CPLEX Callable Library 是使用C语言编写的库,可以能调用C语言的其它语言编写的应用程序实现嵌入CPLEX优化器; Python API提供支持CPLEX优化功能的...客户规模40时,大多数情况下CPLEX的求解质量要优于另外两种求解器,Jsprit和OR-Tools在当前问题中的求解质量上存在较大的差距,Jsprit的求解质量整体表现要优于OR-Tools,并无...对比Jsprit和OR-Tools对两种求解器大算例的表现,我们再分别选取客户规模 n 100、200、400、600、800以及1000的算例进行测试,设定终止条件迭代次数达到2000次。...两种开源求解器的对比测试,对于不同规模的数据集,当客户规模100时,OR-Tools的求解质量优于Jsprit,当客户规模达到200时,两者的求解质量不相上下,而后随着客户规模的增大,Jsprit

7.6K20
  • Python进行线性编程

    求解器 Python,有不同的线性编程库,如多用途的SciPy、适合初学者的PuLP、详尽的Pyomo,以及其他许多库。...OR-Tools允许我们使用一种抽象的(而且是相当pythonic的)方式来我们的问题建模。然后我们可以选择一个或几个求解器来找到一个最佳解决方案。...我们可以为每个资源写一个约束条件,如下所示。 OR-Tools,我们只需用solver.Add()将约束添加到我们的求解器实例。...在线性编程,这个函数必须是线性的(就像约束条件一样),所以形式ax + by + cz + d。我们的例子,目标很明确:我们想招募具有最高力量的军队。表格给了我们以下的力量值。...对任何线性优化问题进行建模有三个步骤。 用下限和上限 声明要优化的变量。 这些变量 添加约束。 定义最大化或最小化的 目标函数。 现在已经很清楚了,我们可以要求求解器我们找到一个最佳解决方案。

    2.4K10

    调用OR-Tools求解器求解网络流问题

    大家好,小编最近新学了一个求解器OR-Tools,今天给大家介绍一下如何用OR-Tools求解器求解网络流问题中的最大流问题和 最小费用流问题。...OR-Tools求解器的调用 OR-Tools是谷歌开源的一个高效的运筹学工具包,包含整数线性规划,约束规划等问题的求解器,可以用于处理最困难的网络流、交通调度等组合优化和规划问题。...1.6算法的直观理解 初始化函数,我们将连接源点 s 的每条边容量都发挥到最大,显然这是最大流的上界,之后的过程有种水往低处流的直观感受。...,三个列表的元素分别一一对应,例如,第一列表示节点0到节点1的最大容量5。...输出结果如下: 除了网络流问题OR-Tools求解器还可以解决如整数线性规划问题约束规划问题等,感兴趣的小伙伴们可以尝试一下哟~ OR_Tools地址:https://developers.google.cn

    3.1K41

    Excel与Google Sheets实现线性规划求解

    我们要求解的问题跟很多运筹学教材或科普书籍上的例子一样,也是最简单的确定的条件约束下,求最大利润下的产品生产方案问题。...点击右侧的【添加(A)】按钮,弹出【添加约束】窗口(如下图),可以看到约束的表达方式非常简单,就是添加左右两侧值的逻辑关系。   ...Objective coefficient:该字段表示该决策变量目标函数的系数,也就是目标函数表达式,x前面的常数,从模型的目标函数上可以看到x前面的技术系数20,因此填入20即可。...点【Add】按钮,首个约束就会被添加到模板,并添加了范围限制见下图红框内.此时,Resource1这一行(第8行)仅仅表示了式子的值域,具体的式子并未完成。   c....本人近段时间也研究Google OR-Tools,发现本文用到的Linear Optimization其实是通过将Google OR-Tools的多个运筹求解器,建立Google自身的服务器上;再以

    3.7K20

    调用OR-Tools求解器求解装箱问题

    暑假即将进入尾声,不知道小伙伴们有没有做好准备迎接新的学期呢~ 今天小编将继续前几篇关于OR-Tools求解器的内容,大家介绍如何调用该求解器求解装箱问题。...此约束要求x[i][j]的总和<= 1。 约束二:每个垃圾箱包装的总重量不能超过其容量。此约束的设定要求放在垃圾箱的物品的重量之和<=垃圾箱的容量。...,二维矩阵x[i][j]用于记录物品的位置,其中i表示物品的索引,j表示箱子的索引,若x[i][j]的值1,则物品i箱子j,若为0,则表示不在。...这当然与现实遇到的问题会有一定区别。现实,物品都是有长、宽、高的,单纯将体积相加判断箱子是否装下显然存在一定的误差。 下面,小编将简单介绍一下二维、三维的装箱问题即所用的方法。...· 二维装箱问题 问题中我们解决问题的前提是假设所有物品矩形(rectangular),二维装箱问题需要考虑箱子的物品应该如何摆放才能使箱子容纳更多的物品。

    2.1K61

    普通企业的规划类项目中,OptaPlanner更适合作为APS的规划优化引擎

    序言 企业的规划、优化场景,均需要开发规划类的项目,实现从各种可能方案找出相对最优方案。如排班、生产计划(包括高层次的供应链优化,到细粒度的车间甚至机台作业指令)、车辆调度等。...但事实上这些问题都可以视作数学规划问题,可使用运筹学的对应方法来处理。例如生产计划的排程,车辆路线规划与实时调度,工单的划分和开料问题等,都可以通过数学规划并优化。...具体过程是: 业务分析与抽象 规划类项目(以APS项目例),首先要对业务场景进行分析。从业务流程获取并归纳业务实体、规则与优化目标。...因此,OptaPlanner求解过程的初始阶段,会有一个从业务模型到数学模型的转化过程,也就是把业务模型转化为规划核心程序可识别的数学模型,例如对于用Drools脚本表达的约束与优化目标(硬约束约束...suject toOptaPlanner可视作硬约束, 目标函数则对应于OptaPlanner约。

    2.4K00

    Android WorkManager: 轻松管理后台任务

    介绍 Android应用开发,有效地管理后台任务是至关重要的。Android WorkManager是一个强大的库,旨在简化任务调度和后台工作管理。...调度流程 当开发者提交任务时,WorkManager首先会将任务信息存储到WorkDatabase,包括任务的状态、约束条件等。...智能约束处理基于两个核心概念:硬约束约束。 硬约束: 这些是必须满足的条件,如网络连接、充电状态等。如果硬约束条件无法满足,WorkManager会等待直到满足条件再执行任务。...约束: 这些是可选条件,例如设备空闲、存储空间充足等。如果约束条件无法满足,WorkManager仍然会执行任务,但会尽量条件合适时执行。...具体使用 添加依赖 首先,项目的build.gradle文件添加WorkManager的依赖: implementation "androidx.work:work-runtime:2.8.0"

    48420

    文末送书|Python写的微服务如何融入Spring Cloud体系?

    我们回归正题,今天的文章中小码哥将会给大家分享一个目前工作遇到的一个比较有趣的案例,就是如何将Python写的微服务融入到以Java技术栈为主的Spring Cloud微服务体系?...所以经过一些研究和调研,果然发现有一个Google开源的运筹计算工具OR-TOOLS,其中提供了关于TSP及VRP问题的解法,关于这个工具解决TSP及VRP问题的方法与TSP问题一样,小码哥会在后面找机会给大家分享...因为计算量非常大所以使用OR-TOOLS工具时,我们需要在本地安装OR-TOOLS软件,而在具体编写计算代码时因其对Java的支持体验比较差(缺乏官方发布的Maven依赖,以及示例代码不全等),所以最终我们需要使用...实际上这种方式就是回到了早期传统服务架构时代的负载均衡模式配置方式上去了,虽然也没有太大的问题,只是这样个别的异构服务单独设置一套部署体系,从成本及扩展性上来说的确有些别扭!...这里再多给大家分享一点,就是我们知道Spring Cloud微服务,我们可以通过spring.profile.active这个参数来指定不同环境的配置,从而实现多环境适配,而在Python因为没有像

    2.8K30

    kubernetes Pod资源调度之亲和性调度

    使用,用户还可以自定义调度器插件,并在定义Pod资源配置清单时通过spec.schedulerName指定即可使用,这就是亲和性调度。...1.2、Node亲和性 节点亲和性节点选择机制提供了一种柔性控制逻辑,被调度的Pod对象不再是“必须”而是“应该”放置于某些特定节点之上,当条件不满足时它也能够接受被编排于其他不符合条件的节点之上...创建需要3个Pod对象的副本时,其运行效果三个Pod对象被分散运行于集群的三个节点之上,而非集中运行于某一个节点 。...Pod同一名称空间中的Pod资源,不过也可以通过为其添加 namespace字段以指定其他名称空间 。...类似地,Pod反亲和性调度也支持使用柔性约束机制,调度时,它将尽量满足不把位置相斥的Pod对象调度于同一位置,但是,当约束关系无法得到满足时,也可以违反约束调度

    2.2K21

    详解 K8S Pod 高级调度

    很多场景下,基于资源约束调度 Pod 是一种理想的行为。但是,某些用例,特别是一些高级调度场景,Kubernetes 管理员希望根据其他约束将 Pod 调度到特定节点。...Pod 托管和相互依赖:微服务设置或紧密耦合的应用程序堆栈,某些 Pod 应该托管同一台机器上以提高性能,避免网络延迟问题和连接失败。...它使用逻辑运算符和约束提供了一种富有表现力的亲和语言,可以对 pod 放置进行细粒度控制。它还支持“”和“硬”调度规则,允许根据用户要求控制节点关联约束的严格程度。...在此示例,我告诉调度程序仅将 pod 放置标签为 kubernetes.io/cp-az-name 且值 cp-1a 或 cp-1b 的节点上。...为了允许污点上调度 pod,我们需要添加容忍度: 在此示例,我使用“Equal”运算符添加了对上述污点的容忍度,也可以使用“Exists”操作符,它将容忍任何与污点 key 匹配的节点。

    96050

    Kubernetes之调度

    我们日常使用k8s的过程总会存在一些特殊的调度情景: 让master节点上不部署业务的pod 让mysql调度到高IO的节点上 让coredns的服务均匀的散布每个节点 让内服服务调度一个节点上...节点亲和就像现有的 nodeSelector(但具有上面列出的前两个好处),然而 pod 间亲和/反亲和约束 pod 标签而不是节点标签(在上面列出的第三项描述,除了具有上面列出的第一和第二属性) 亲和性调度可以分成策略和硬策略两种方式...你可以视它们“硬”和“”,意思是,前者指定了将 pod 调度到一个节点上必须满足的规则(就像 nodeSelector 但使用更具表现力的语法),后者指定调度器将尝试执行但不能保证的偏好。...总分最高的节点是最优选 3. pod的亲和性和反亲和性 pod 间亲和与反亲和使你可以基于已经节点上运行的 pod 的标签来约束 pod 可以调度到的节点,而不是基于节点上的标签。...TKE上的调度实践 我们tke集群如果要配置调度策略,除了修改编写yaml实现,也可以控制台进行操作,这样对于一些yaml不是很熟悉的同学可以提供更加简便的配置方式。

    1.4K31

    个人永久性免费-Excel催化剂功能第31波-数量金额分组凑数功能,财务表哥表姐最爱

    财务工作过程,很大时候需要使用到凑数的需求,花了两三天时间认真研究了一下,本人水平也只能做代码搬运工,在用户体验上作了一下完善。完成了Excel版的凑数功能。...功能演示 凑数的问题,涉及到规划求解类的知识,本人在数学方面造诣太浅,翻看ExcelHome论坛得知香川群子大神是这方面的专家,也无私公开了源代码,具体链接可查看: http://club.excelhome.net.../thread-1359141-1-1.html 同时顺藤摸瓜,按着这个背包算法,师傅水晶鸡翼的指导下,得知Google的OR-Tools工具包里有同样的算法实现。...B列存放的是分组的标记,组1的和90,和右边定义一致 若使用OR-TOOLS函数,B列上可以看到更多的信息,如组名,组的大小,组的实际记录和和期望和的差异(0无差异) ?...用OR-Tools函数可以看到更多的信息 同一功能两个函数差异 EH版香川群子大神的代码,分组的大小较大时,性能仍然保持优异,而用OR-TOOLS实现的函数,就有很大的性能瓶颈。

    1.8K20

    开源巨献:Google最热门60款开源项目

    基于 Docker 构建一个容器的调度服务。该系统可以自动一个容器集群中选择一个工作容器供使用。其核心概念是 Container Pod。...Python Fire 是一种 Python 创建 CLI 的简单方法;是开发和调试 Python 代码的有用工具;能够使 Bash 和 Python 之间的转换更为容易;并且通过使用你需要导入和创建的模块和变量来设置...模块用一些输入 Tensor 调用,添加操作到图里并返回输出 Tensor。其中一种设计选择是通过随后调用相同的模块时自动重用变量来确保变量分享被透明化处理。...它就可以帮你发现代码的性能问题,并且帮你打造十分流畅的 60 FPS Web 应用。它目前只能用于特定的应用场合,并不是应用于所有场景而设计,如果你使用过程遇到了问题,请呈递你的 Bug。...Google 优化工具包括:约束编程解决方案;线性规划和混合整数规划解决方案提供简单统一的接口,包括 CBC, CLP, GLOP, GLPK, Gurobi, SCIP, 和 Sulum;背包算法;

    2.2K90

    开源巨献:Google最热门60款开源项目

    基于 Docker 构建一个容器的调度服务。该系统可以自动一个容器集群中选择一个工作容器供使用。其核心概念是 Container Pod。...Python Fire 是一种 Python 创建 CLI 的简单方法;是开发和调试 Python 代码的有用工具;能够使 Bash 和 Python 之间的转换更为容易;并且通过使用你需要导入和创建的模块和变量来设置...模块用一些输入 Tensor 调用,添加操作到图里并返回输出 Tensor。其中一种设计选择是通过随后调用相同的模块时自动重用变量来确保变量分享被透明化处理。...它就可以帮你发现代码的性能问题,并且帮你打造十分流畅的 60 FPS Web 应用。它目前只能用于特定的应用场合,并不是应用于所有场景而设计,如果你使用过程遇到了问题,请呈递你的 Bug。...Google 优化工具包括:约束编程解决方案;线性规划和混合整数规划解决方案提供简单统一的接口,包括 CBC, CLP, GLOP, GLPK, Gurobi, SCIP, 和 Sulum;背包算法;

    7K61

    Kubernetes 亲和与反亲和实用示例

    关键的增强点是 (1) 语言更具表现力(不仅仅是“完全匹配的 AND”) (2) 你可以发现规则是“”/“偏好”,而不是硬性要求,因此,如果调度器无法满足该要求,仍然调度该 pod (3) 你可以使用节点上...,第二种以视它们亲和,意思是,第一种指定了将 pod 调度到一个节点上必须满足的规则(就像 nodeSelector 但使用更具表现力的语法),第二种指定调度器将尝试执行但不能保证一定调度该节点。...pod 间亲和与反亲和 [1] pod 间亲和与反亲和使你可以基于已经节点上运行的 pod 的标签来约束 pod 可以调度到的节点,而不是基于节点上的标签。...注意:Pod 间亲和与反亲和需要大量的处理,这可能会显著减慢大规模集群调度。我们不建议超过数百个节点的集群中使用它们。...对于每个符合所有调度要求(资源请求,RequiredDuringScheduling 亲和表达式等)的节点,调度器将遍历该字段的元素来计算总和,并且如果节点匹配对应的MatchExpressions,则添加权重到总和

    1.2K20

    k8s基础之调度策略(二)

    基于标签选择器的调度 前面说的kubernetes的scheduler用来对pod做调度,整个调度过程通过执行一系列的复杂的算法,最终每个Pod都计算出一个最佳的目标节点,这一过程是自动完成的,我们是不知道...Node挑选一个可用的Node进行Pod调度 NodeAffinity:Node亲和性调度 ?...”) 你可以发现规则是“”/“偏好”,而不是硬性要求,因此,如果调度器无法满足该要求,仍然调度该 pod 你可以使用节点上(或其他拓扑域中)的 pod 的标签来约束,而不是使用节点本身的标签,来允许哪些...你可以视它们“硬”和“”,意思是,前者指定了将 pod 调度到一个节点上必须满足的规则(就像 nodeSelector 但使用更具表现力的语法),后者指定调度器将尝试执行但不能保证的规则。...到Node上,但并不强求,相当于限制,多个优先级可以设置权重 介绍示例之前,先补充一下NodeAffinity的表达式 DESCRIPTION: In NotIn Exists

    1.1K20

    PodTopologySpread介绍

    PodTopologySpread调度插件(最初被提议EvenPodsSpread)就是为了填补这一空白而设计的。我们1.18将其升级beta版本。...在上面的例子,给定labelSelector“app:foo”,则“zone1”的匹配数2;而“zone2”的数字0。 topologyKey是节点标签定义拓扑的键。...如果传入Pod被放置到“zone2”,则“zone2”上的skew0(1 Pod“zone2”匹配:满足“maxSkew: 1”约束的全局最小值(“zone2”本身上匹配1个Pod)。...ScheduleAnyway告诉调度器在对减少skew的节点进行优先排序时仍然对其进行调度。这是一个约束。...对于第一个约束zone1有3个Pod,zone2有2个Pod,因此传入的Pod只能放在zone2,以满足“maxSkew=1”约束。换句话说,结果集是nodeX和nodeY。

    1.7K40

    Pod Topology Spread Constraints介绍

    告诉调度器根据每个 Node 的 skew 值打分排序后仍然调度,因此 ScheduleAnyway 也可以叫作需求 (soft requirement); 3.2 一个简单的例子 假设我们有一个...调整 `topologyKey` "node",就可以让 Pod 均匀分布不同 Node 上。如果上面例子 `maxSkew` 保持1,新建的 Pod 只能被调度到 node4。...上图中,如果我们想要在调度 Pod 时候同时满足以下两个约束条件: Pod 均匀分布不同 zone Pod 均匀分布不同 Node 对于第一个约束条件,zone1 有 3 个 Pod,zone2 有...如果 Action 是 ScheduleAnyway (也就是需求),调度器则会认为拓扑域全局的最小匹配数是 3,所以该 Pod 会以同样的概率调度到 zone1 或者 zone2。 4....context,整个调度 framework 流程传递数据 // pod 待调度的 Pod // nodeInfo 候选节点的信息 func (pl *PodTopologySpread) Filter

    7.4K31
    领券