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首页 > 护士排班之线性算法 >

护士排班之线性算法

发表时间:2024-03-19 11:53浏览量:354

护士排班问题可以转化为一个线性规划问题,我们可以使用C#语言中的线性规划库来求解。以下是一个简单的示例代码:

csharp

using System;using System.Collections.Generic;using System.Linq;using System.Text;using System.Threading.Tasks;using Microsoft.SolverFoundation.Common;using Microsoft.SolverFoundation.Services;

namespace NurseScheduling

{

    class Program

    {

        static void Main(string[] args)

        {

            // 定义问题

            SolverContext context = SolverContext.GetContext();

            Model model = context.CreateModel();


            // 定义变量

            Decision[,] schedule = new Decision[7, 3];

            for (int i = 0; i < 7; i++)

            {

                for (int j = 0; j < 3; j++)

                {

                    schedule[i, j] = new Decision(Domain.IntegerNonnegative, "schedule[" + i + "," + j + "]");

                    model.AddDecision(schedule[i, j]);

                }

            }


            // 定义约束条件

            for (int i = 0; i < 7; i++)

            {

                model.AddConstraint("shifts_per_day[" + i + "]", schedule[i, 0] + schedule[i, 1] + schedule[i, 2] == 2);

            }


            for (int j = 0; j < 3; j++)

            {

                model.AddConstraint("shifts_per_nurse[" + j + "]", schedule[0, j] + schedule[1, j] + schedule[2, j] + schedule[3, j] + schedule[4, j] + schedule[5, j] + schedule[6, j] == 2);

            }


            // 定义目标函数

            Term objective = 0;

            for (int i = 0; i < 7; i++)

            {

                for (int j = 0; j < 3; j++)

                {

                    objective += schedule[i, j];

                }

            }

            model.AddObjective("objective", ObjectiveKind.Maximize, objective);


            // 求解问题

            Solution solution = context.Solve(new SimplexDirective());

            Report report = solution.GetReport();


            // 输出结果

            Console.WriteLine("Solution:");

            for (int i = 0; i < 7; i++)

            {

                for (int j = 0; j < 3; j++)

                {

                    Console.Write(schedule[i, j].GetDouble() + " ");

                }

                Console.WriteLine();

            }

            Console.WriteLine("Objective: " + objective.GetDouble());

            Console.ReadLine();

        }

    }

} 

在上面的代码中,我们使用了Microsoft Solver Foundation 库来定义问题、变量、约束条件和目标函数,并使用线性规划算法求解问题。具体来说,我们定义了一个 7x3 的决策变量数组 schedule ,表示每个护士在每天的班次安排。然后,我们定义了两个约束条件,分别表示每天需要有两个班次,每个护士每周需要工作两天。最后,我们定义了一个目标函数,表示最大化所有班次的总数。通过调用 SolverContext 的 Solve 方法,我们可以得到最优解,并输出结果。 需要注意的是,上面的代码只是一个简单的示例,实际的护士排班问题可能会更加复杂,需要根据具体情况进行调整。 

能否在深入些,提供更复杂的demo

当然可以。以下是一个更复杂的护士排班问题的示例代码,其中包含了更多的约束条件和变量:

csharp

using System;using System.Collections.Generic;using System.Linq;using System.Text;using System.Threading.Tasks;using Microsoft.SolverFoundation.Common;using Microsoft.SolverFoundation.Services;

namespace NurseScheduling

{

    class Program

    {

        static void Main(string[] args)

        {

            // 定义问题

            SolverContext context = SolverContext.GetContext();

            Model model = context.CreateModel();


            // 定义变量

            Decision[,] schedule = new Decision[7, 3];

            for (int i = 0; i < 7; i++)

            {

                for (int j = 0; j < 3; j++)

                {

                    schedule[i, j] = new Decision(Domain.IntegerNonnegative, "schedule[" + i + "," + j + "]");

                    model.AddDecision(schedule[i, j]);

                }

            }


            // 定义约束条件

            for (int i = 0; i < 7; i++)

            {

                model.AddConstraint("shifts_per_day[" + i + "]", schedule[i, 0] + schedule[i, 1] + schedule[i, 2] == 2);

            }


            for (int j = 0; j < 3; j++)

            {

                model.AddConstraint("shifts_per_nurse[" + j + "]", schedule[0, j] + schedule[1, j] + schedule[2, j] + schedule[3, j] + schedule[4, j] + schedule[5, j] + schedule[6, j] == 2);

            }


            for (int i = 0; i < 7; i++)

            {

                for (int j = 0; j < 3; j++)

                {

                    model.AddConstraint("max_consecutive_shifts[" + i + "," + j + "]", schedule[i, j] + schedule[(i + 1) % 7, j] + schedule[(i + 2) % 7, j] <= 2);

                }

            }


            for (int j = 0; j < 3; j++)

            {

                model.AddConstraint("max_consecutive_days[" + j + "]", schedule[0, j] + schedule[1, j] + schedule[2, j] <= 1);

                model.AddConstraint("max_consecutive_days[" + j + "]", schedule[1, j] + schedule[2, j] + schedule[3, j] <= 1);

                model.AddConstraint("max_consecutive_days[" + j + "]", schedule[2, j] + schedule[3, j] + schedule[4, j] <= 1);

                model.AddConstraint("max_consecutive_days[" + j + "]", schedule[3, j] + schedule[4, j] + schedule[5, j] <= 1);

                model.AddConstraint("max_consecutive_days[" + j + "]", schedule[4, j] + schedule[5, j] + schedule[6, j] <= 1);

            }


            for (int j = 0; j < 3; j++)

            {

                model.AddConstraint("min_consecutive_days[" + j + "]", schedule[0, j] + schedule[1, j] + schedule[2, j] + schedule[3, j] >= 1);

                model.AddConstraint("min_consecutive_days[" + j + "]", schedule[1, j] + schedule[2, j] + schedule[3, j] + schedule[4, j] >= 1);

                model.AddConstraint("min_consecutive_days[" + j + "]", schedule[2, j] + schedule[3, j] + schedule[4, j] + schedule[5, j] >= 1);

                model.AddConstraint("min_consecutive_days[" + j + "]", schedule[3, j] + schedule[4, j] + schedule[5, j] + schedule[6, j] >= 1);

            }


            for (int j = 0; j < 3; j++)

            {

                model.AddConstraint("max_weekend_shifts[" + j + "]", schedule[5, j] + schedule[6, j] <= 1);

            }


            // 定义目标函数

            Term objective = 0;

            for (int i = 0; i < 7; i++)

            {

                for (int j = 0; j < 3; j++)

                {

                    objective += schedule[i, j];

                }

            }

            model.AddObjective("objective", ObjectiveKind.Maximize, objective);


            // 求解问题

            Solution solution = context.Solve(new SimplexDirective());

            Report report = solution.GetReport();


            // 输出结果

            Console.WriteLine("Solution:");

            for (int i = 0; i < 7; i++)

            {

                for (int j = 0; j < 3; j++)

                {

                    Console.Write(schedule[i, j].GetDouble() + " ");

                }

                Console.WriteLine();

            }

            Console.WriteLine("Objective: " + objective.GetDouble());

            Console.ReadLine();

        }

    }

} 

在上面的代码中,我们增加了更多的约束条件,包括: 

每个护士每天最多工作两个班次;

每个护士每周需要工作两天;

每个护士连续工作的天数不能超过两天;

每个护士连续工作的班次不能超过两个;

每个护士每周最多工作一个周末班次。

通过增加这些约束条件,我们可以更好地控制护士的工作时间和工作负荷,从而更好地满足医院的需求。


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