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authorsshwy <jy.cat@qq.com>
Fri, 30 Aug 2019 13:20:18 +0000 (21:20 +0800)
committersshwy <jy.cat@qq.com>
Fri, 30 Aug 2019 13:20:18 +0000 (21:20 +0800)
docs/misc/scheduling-jobs-on-one-machine.md [new file with mode: 0755]
mkdocs.yml

diff --git a/docs/misc/scheduling-jobs-on-one-machine.md b/docs/misc/scheduling-jobs-on-one-machine.md
new file mode 100755 (executable)
index 0000000..62b1ec0
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,48 @@
+你有 $n$ 个任务,要求你找到一个代价最小的的顺序执行他们。第 $i$ 个任务花费的时间是 $t_i$,而第 $i$ 个任务等待 $t$ 的时间会花费 $f_i(t)$ 的代价。\r
+\r
+形式化地说,给出 $n$ 个函数 $f_i$ 和 $n$ 个数 $t_i$,求一个排列 $p$,最小化\r
+$$\r
+F(p)=\sum_{i=1}^nf_{p_i}\left(\sum_{j=1}^{i-1}t_{p_j}\right)\r
+$$\r
+\r
+## 特殊的代价函数\r
+\r
+### 线性代价函数\r
+\r
+首先我们考虑所有的函数是线性的函数,即 $f_i(x)=c_ix+d_i$,其中 $c_i$ 是非负整数。显然我们可以事先把常数项加起来,因此函数就转化为了 $f_i(x)=c_ix$ 的形式。\r
+\r
+考虑两个排列 $p$ 和 $p'$ ,其中 $p'$ 是把 $p$ 的第 $i$ 个位置上的数和 $i+1$ 个位置上的数交换得到的排列。则\r
+$$\r
+\begin{split}\r
+F(p')-F(p)&=c_{p'_i}\sum_{j=1}^{i-1}t_{p'_j}+c_{p'_{i+1}}\sum_{j=1}^{i}t_{p'_j}\r
+-\left(c_{p_i}\sum_{j=1}^{i-1}t_{p_j}+c_{p_{i+1}}\sum_{j=1}^{i}t_{p_j}\right)\\\r
+&=c_{p_i}t_{p_{i+1}}-c_{p_{i+1}}t_{p_i}\r
+\end{split}\r
+$$\r
+于是我们使用如果 $c_{p_i}t_{p_{i+1}}-c_{p_{i+1}}t_{p_i}>0$ 就交换的策略做一下排序就可以了。写成 $\dfrac{c_{p_i}}{t_{p_i}}>\dfrac{c_{p_{i+1}}}{t_{p_{i+1}}}$ 的形式,就可以理解为将排列按 $\dfrac{c_i}{t_i}$ 升序排序。\r
+\r
+处理这个问题,我们的思路是考虑微扰后的变换情况,贪心地选取最优解。\r
+\r
+### 指数代价函数\r
+\r
+考虑代价函数的形式为 $f_i(x)=c_ie^{ax}$,其中 $c_i\ge 0,a>0$。\r
+\r
+我们沿用之前的思路,考虑将 $i$ 和 $i+1$ 的位置上的数交换引起的代价变化。最终得到的算法是将排列按照 $\dfrac{1-e^{at_i}}{c_i}$ 升序排序。\r
+\r
+### 相同的单增函数\r
+\r
+我们考虑所有的 $f_i(x)$ 是同一个单增函数。那么显然我们将排列按照 $t_i$ 升序排序即可。\r
+\r
+## Livshits-Kladov 定理\r
+\r
+Livshits-Kladov 定理成立,当且仅当代价函数是以下三种情况:\r
+\r
+- 线性函数: $f_i(t) = c_it + d_i$,其中 $c_i\ge 0$; \r
+- 指数函数: $f_i(t) = c_i e^{a t} + d_i$,其中 $c_i,a>0$;\r
+- 相同的单增函数: $f_i(t) = \phi(t)$,其中 $\phi(t)$ 是一个单增函数。\r
+\r
+定理是在假设代价函数足够平滑(存在三阶导数)的条件下证明的。在这三种情况下,问题的最优解可以通过简单的排序在 $O(n\log_2n)$ 的时间内解决。\r
+\r
+---\r
+\r
+**本页面主要译自博文[Задача Джонсона с одним станком](http://e-maxx.ru/algo/johnson_problem_1)与其英文翻译版[Scheduling jobs on one machine](https://cp-algorithms.com/schedules/schedule_one_machine.html)。其中俄文版版权协议为 Public Domain + Leave a Link;英文版版权协议为 CC-BY-SA 4.0。**\r
index 5e19a49..463fd8a 100644 (file)
@@ -359,6 +359,7 @@ nav:
     - Stern-Brocot 树与 Farey 序列: misc/stern-brocot.md
     - 格雷码: misc/gray-code.md
     - 表达式求值: misc/expression.md
+    - 在一台机器上规划任务: misc/scheduling-jobs-on-one-machine.md
   - 专题:
     - RMQ: topic/rmq.md