平行机在线排序问题.ppt





《平行机在线排序问题.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《平行机在线排序问题.ppt(138页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、平行机在线排序问题平行机在线排序问题3/12/20231平行机在线排序问题平行机在线排序问题n在线排序问题n几种不同的在线模型nonline over list的最新结果n半在线排序问题n半在线问题概述nP2|Cmax 半在线问题的若干结果n其他半在线模型的主要结果n“非典型”在线排序问题3/12/20232平行机在线排序问题nm台平行机,n个工件,工件加工不可中断n同型机(identical machine):每台机器完全一样n同类机(uniform machine):每台机器的速度不同3/12/20233n把需要完成的任务称为工件工件(job)n把完成任务需要的资源称为机器机器平行机在线排
2、序问题3/12/20234平行机在线排序问题3/12/20235平行机在线排序问题n定义在线算法 A 求极小化问题的竞争比(competitive ratio)为3/12/20236平行机在线排序问题3/12/20237第一章:在线排序n在线问题的一般假定:n工件一个个地到达,工件信息随着加工过程逐个依次释放n工件一旦被安排就不能改变n根据实际背景要求,下面给出常见的几种在线模型3/12/20238Online over listOnline over list:1.工件在零时刻一个个地到达,工件Ji到达后其信息(加工时间)完全已知,且被安排在某台机器上自某时刻起开始加工,其后的工件信息未知。
3、2.工件一旦被安排就不能改变3/12/20239Online over listLS算法(List Scheduling):LSs算法3/12/202310Online over listPnPkMi实例实例I Ck PkMi实例实例I Ck 3/12/202311Online over listP11l1l2MiliSnCn3/12/202312Online over list111111111111mm-1111111111111mm3/12/202313Online over list11111123/12/202314Online over list1 1 11 11111111333
4、11133311133311133361 1 133363/12/202315参考文献nOnline surveynK.Pruhs,E.Torng,J.Sgall,Online scheduling,In Handbook of Scheduling:Algorithms,Models,and Performance Analysis,ed.Joseph Y.-T.Leung,chapter 15,pages 15-1-15-41,CRC Press,2004.nJ.Sgall,On-line scheduling,In Online Algorithms:The State of the A
5、rt,ed.A.Fiat and G.J.Woeginger,Lecture Notes in Comput.Sci.1442,pages 196-231,Springer,1998.3/12/202316参考文献nOnline over listnGraham,R.L.:Bounds for certain multiprocessing anomalies.The Bell System Technical Journal,45,1563-1581,1966.nFaigle,U.,Kern,W.,Turan,G.:On the performance of online algorithm
6、s for partition problems.Acta Cybernetica,9,107-119,1989.3/12/202317Online over timeOnline over time:与online over list的区别是每个工件有其到达时间(release time),工件只有在其到达时间之后才能开始加工。3/12/202318Online over time的基本假设:工件有到达时间,在到达时间之后才能开始加工在某工件的到达时间之际,该工件的信息(加工时间)完全已知,且即被安排在某台机器上的某时刻起开始加工在某时刻t,所有到达时间大于t的工件的信息未知工件一旦被安排加
7、工,其加工方式不可更改Online over time3/12/202319n尽管online over time被称为在线,工件信息未知的原因并不是前个工件未安排,而是该工件的到达时间未来临。若一批工件的到达时间相同,则在此时刻它们的所有信息已知,具有离线排序的特征。考虑所有工件到达时间都为0的特殊情况,此时online over time退化为离线模型而非online over list模型online over time3/12/202320online over time 用求解离线问题的LPT算法(Longest Processing Time first)求解online over
8、 time问题算法online LPT:若在某时刻,有一机器可加工工件(空闲),将已到达而未加工的工件中加工时间最长的工件安排给该机器加工。若此时没有这样的工件,则机器空闲直至下一个工件到达的时刻。3/12/202321online over timeTh1.3 算法online LPT求解Pm|online over time|Cmax的竞争比为3/2,且界为紧的。Th1.4 Pm|online over time|Cmax的下界至少为:Noga和Seiden给出了两台机的最好算法sleepy,竞争比恰与定理中m=2时一样,当m3时已知的下界小于m=2时的下界,这在平行机排 序中较为罕见3/
9、12/202322参考文献nOnline over timenChen,B.,Vestjens,A.P.A.:Scheduling on identical machines:How good is LPT in an on-line setting?Operations Research Letters,21,165169,1997.nJohn Noga,Steven S.Seiden,An optimal online algorithm for scheduling two machines with release times.Theoretical Computer Science
10、268,133143,2001.3/12/202323Online with arbitrary release timesOnline with arbitrary release times工件有到达时间,在到达时间之后才能开始加工工件信息(到达时间、加工时间)在零时刻逐个释放。某工件信息已知后,即被安排在某台机器上自某时刻开始加工某一工件未安排加工前,其后工件的信息未知工件一旦被安排加工,其加工方式不可更改3/12/202324Online with arbitrary release times 当所有工件的到达时间为0时,该模型退化为online over list,所以必为在线的问
11、题,可通过修改LS而不是LPT算法以求解称Mi上空闲时段(b,e)可加工Jj,若maxb,rj+pj e 3/12/202325Online with arbitrary release times3/12/202326MiM1ebeUiU1Online with arbitrary release times3/12/202327Online with arbitrary release times3/12/2023281 111 111 11mm m-1 mOnline with arbitrary release times3/12/202329算法A的解 最优解Online with
12、arbitrary release times3/12/202330 注意到Th1.5、Th1.6,当m=1即单台机时仍成立。此时LS算法的竞争比为2,且为最好算法。对一般情形,Li和Huang先后给出了竞争比为2.93920和2.78436的改进算法Online with arbitrary release times3/12/202331参考文献nOnline with arbitrary release timesnLi,R.,Huang,H.C.,On-line scheduling for jobs with arbitrary release times.Computing 73,
13、7997,2004.nLi,R.,Huang,H.C.,Improved algorithm for a generalized on-line scheduling problem on identical machines,European Journal of Operational Research,176,643652,2007.3/12/202332Non-clairvoyantnonclairvoyant 在之前的模型中,排序者在安排工件时该工件的加工时间是已知的,未知的信息是后续工件的加工时间或到达时间。而在nonclairvoyant模型中,排序者在安排工件时还不知道其加工时
14、间。只有当该工件加工完毕后,其加工时间才为排序者所知。3/12/202333Non-clairvoyant Nonclairvoyant的基本假设:(1)工件在零时刻到达并可开始加工;工件的加工时间直至加工完毕才为已知;排序者可根据当前机器和工件情况安排未加工工件。(2)工件一旦被安排加工,其加工方式不可改变。3/12/202334Non-clairvoyantTh1.7 Pm|nonclairvoyant|Cmax的下界为21/mProof:设有m(m-1)+1个工件,设凡在时刻m-2及之前开始加工的工件加工时间为1,则在时刻m-1前至多有m(m-1)个工件加工完毕。在时刻m-1后至少有一个
15、工件开始加工,设其中一个加工时间为m,其余工件加工时间为1,则 3/12/202335OrdinalOrdinal模型对nonclairvoyant的假设作适当调整,得到ordinal模型,其基本假设为:(1)工件在零时刻到达并可开始加工;工件的加工时间未知,但该工件的加工时间再由所有工件加工时间组成的有序集合中的顺序位置一致;排序者需在零时刻安排所有工件。(2)工件一旦被安排,其加工方式不可更改。3/12/202336Ordinal3/12/202337OrdinalTh1.8 算法ordinal求解P2|ordinal|Cmax的竞争比为4/33/12/202338OrdinalTh1.9
16、 P2|ordinal|Cmax的下界为4/33/12/202339参考文献nNon-clairvoyantnDavid B.Shmoys,Joel Wein,David P.Williamson,Scheduling Parallel Machines On-line,SIAM Journal on Computing,24,1313 1331,1995.nOrdinalnLiu,W.P.,Sidney,J.B.,van Vliet,A.:Ordinal algorithms for parallel machine scheduling.Operations Research Letter
17、s,18,223-232,1996.3/12/202340参考文献nOrdinalnHe Yong,Tan Zhiyi,Ordinal on-line scheduling for maximizing the minimum machine completion time.Journal of Combinatorial Optimization,6,199-206,2002.nTan Zhiyi,He Yong,Semi online scheduling with ordinal data on two uniform machines.Operations Research Lette
18、rs,28,221-231,2001nTan Zhiyi,He Yong,Epstein Leah,Optimal on-line algorithms for the uniform machine scheduling problem with ordinal data.Information and Computation,196,57-70,2005.3/12/202341Online over list 的新进展Pm|Cmax已知LSs是m=2,3时最好的算法,但对一般的m值,尚无最好的算法。考虑Pm|Cmax的下界。Th1.2给出m=2,3时的下界,其实例的构造有以下特点:(1)工
19、件按层(layer)到达,除最后一个工件外,每层中工件的加工时间相同,数目与机器数相同。(2)各层工件加工时间递增。最后一个工件的加工时间为最后一层工件加工时间的两倍。3/12/202342下界bi算法解算法解a1a1a1a2a2a2aiaiai2ai最优解最优解2aiaiaiaiai3/12/202343下界3/12/202344下界11/21/21/21/21M为偶数为偶数11/21/21/21/21M为奇数为奇数1/21/211/21/23/12/202345下界BkBkBkBkAkBk-1Ak-1BoAkAkAkBk-1Bk-1Bk-1Ak-1Ak-1Ak-1+2AkBoBoBoAoA
20、oAoAo+2A12Ao3/12/202346下界3/12/202347下界111133331616161644444450883/12/202348下界3/12/202349下界3/12/202350下界3/12/202351下界3/12/202352下界3/12/202353下界3/12/202354下界1111111111111111333311113333111133331111333316161616111133331616161611113333161616161111333316161616444444111133331616161644444416161616444444111
21、133333/12/202355下界11113333161616164444445011113333161616164444445050161616443443164431111388444444551616 33 1 11 111331616111133331616161644444450883/12/202356算法3/12/202357算法0.278m Mk0.639m Mi3/12/202358算法3/12/202359算法3/12/202360新型算法的必要性3/12/202361参考文献nOnline over list 的新进展nJohn F.Rudin,III,R.Chandr
22、asekaran,Improved Bounds for the Online Scheduling Problem.SIAM Journal on Computing,32,717 735,2003nR udolf Fleischer,Michaela Wahl,On-line scheduling revisited,Journal of scheduling,343-353,2000.nSusanne Albers,On randomized online scheduling,Proceedings of the thiry-fourth annual ACM symposium on
23、 Theory of computing,134 143,2002.3/12/202362Online over list的其他结果3.Online over list的其他结果Th1.13 算法LSs求解Pm|Cmin的竞争比为mL1-Pj1Pj1L2-Pj2Pj2Ln-1-Pjm-1Pjm-1Lm3/12/202363Online over list的其他结果3/12/202364Online over list的其他结果3/12/202365Online over list的其他结果3/12/202366a1 b1 a2 b2lengthP(s)rA(s)gapOnline over l
24、ist的其他结果3/12/202367Online over list的其他结果3/12/202368Q2|Cmax Q2|Cmin Online over list的其他结果3/12/202369参考文献nOnline over list 的其他结果nWoeginger,G.:A polynomial time approximation scheme for maximizing the minimum machine completion time.Operations Research Letters,20,149-154,1997.nEpstein,L.,Noga,J.,Seiden
25、,S.,Sgall,J.,Woeginger,G,:Randomized on-line scheduling on two uniform machines.Journal of Scheduling,4,71-92,2001.nEpstein,L.,Tight bounds for online bandwidth allocation on two links.Discrete Applied Mathematics,148,181188,2005.3/12/2023701.半在线排序概说半在线排序问题分为以下两类(1)已知未来工件的部分信息或工件集的一些整体信息(2)额外的工件安排方式
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 平行 在线 排序 问题

限制150内