专利名称：基于图着色的事务调度算法的制作方法
技术领域：
本发明涉及图论中的图着色领域，是一种基于图着色的事务调度算法。
背景技术：
在实际生活中存在着在时间上或者处理程序上具有冲突的一系列事务，如何合理安排这些事务，形成事务时间表，是活动中常见的困难工作。在每一个时段内，事务时间表的安排既受到不同事务参与者可得性的限制，也受到事务执行场地可得性的限制。图论为事务时间表问题提供了描述工具，来解决事务时间表安排问题。在现实生活中使用图论、边着色等方式解决相关事务处理的算法思想比较广泛，例如在计算机网络文件传输中，每台计算机X有一个有限的数f(X)的沟通端口。对于每一个对电脑有大量的文件而被转移计算机之间的配对的情况下，如何安排的文件转移，以尽量减少对整体转让过程的总时间。另外，大学排课系统的优化问题、考试的考场的安排问题、商务会议时间的安排问题等等都可以在规定了某些特定条件后归结成为使用图论、着色问题来进行处理， 以达到最佳的事务安排的结果。
发明内容
本发明的目的在于提出了基于图论的事务调度算法，通过使用对图中冲突节点着色得到解决冲突事务的调度方案。此算法能自动、快捷地排定优化的事务时间表，极大地方便企事业单位的活动安排。本发明为了解决其技术问题所采用了如下技术方案1.建立模型通过问题转换将处理的事务与图中的顶点和边按照一定的约定对应起来，以此建立基本的事务处理模型，具体说明如下(1)形成事务集给定事务集预定要完成的任务，给定构成事务的元素集合分别 % A1, A2, ...，An。事务集合T是T1, T2，…，Tn的笛卡尔积为=T1XT2X…XTn = Kt1, t2，…， tn) Iti e Ti, i = 1,2,…，η}。事务集合T (T1, T2,…，Tn)，其中的一个事务为V，V e T表示V是集合T的一个η 元组。V[Ti]则表示元组V中相应于属性Ai的一个分量。每个事务是笛卡尔集的一个η元组，即是从构成事务的元素集合的笛卡儿集中选取元素，形成事务。多个事务的集合可以完成预定的任务，因而对于一项需完成的任务则转化得到一个满足预定任务的事务集Τ。(2)将事务设定为图中的顶点，即一个顶点表示一个事务集中的事务。将任一对安排在同一时间段中有冲突的顶点作一条无向边，而在同一时间段内没有冲突的顶点不连接。将完成预定任务的事务集转化为一张无向图。设无向图G = <V，E>，V = Iv1J2, -,vn i = 1,2, -,η},E = {ei;e2, -,eji=1,2,…，η}，边 ei = (Vi, Vj) e E, Vi> Vj e V。其中每个顶点vi对应(1)中的事务V，V e T，表示V是集合T的一个η元组。V” Vj是事务集中具有冲突的事务。按照对图中节点和边的定义，事务集以及事务集之间的关系如说明书附图1所示。在同一时间段有无冲突作为定义边的依据，将事务以及关系转换成图。(3)对于事务的处理在确定了基本的图的表示以后，使用对节点进行着色的方式来安排有冲突事务的处理，那么着色节点集合说明如下设无向图G =〈V，E>，C = Ici = VjI Vj e V, 1 ^ i ^ m, 1 ^ j ^ η}其中Vi表示图中节点，即事务集中的一个事务。对于着色节点集中的着色点的数量的上限值m是事务所需用资源S的个数和。2.图着色的过程图着色的主要思想是按照图中边的设定关系，将出现冲突的节点使用不同的颜色标记出来。设定预计给节点着色的总数目，使用不同颜色进行标记，即对于出现冲突的节点，每一个点对应一种不同的颜色。以颜色代表冲突节点。为建立的事务模型得到的无向图进行着色。(1)对每个顶点着色，着色的要求是每一顶点都着相同一种颜色。由于顶点代表的是事务集中的具体事务，初始时不考虑边，即不考虑冲突情况，将颜色统一。(2)针对冲突情况考虑边，任意一对有边连接的顶点改着不同颜色。选从哪些边优先开始对顶点处理很重要，从实际角度来看，事务的安排，对于出现冲突的情况应该按照重要程度进行处理，因为越往后越难处理，如果再与其他必要条件冲突，就有可能无法安排。统计图中边的数量m，以及统计每个节点的度数，首先针对度数较大的节点开始考虑。其次引入权的思想，从带权图来看，权重高的边对应的顶点应该尽早着色；如果权相同，则可根据边所连接的顶点未处理情况排序。因此，选择正确的边即冲突情况优先处理可以提高算法成功率。在带权图中，将边按权大小降序排列即按照冲突的情况的重要程度进行排序Eff = Iei I ei e E，1彡i彡m}(带权位排序的边的集合)(3)实现能满足预定任务的特殊着色要求。得到可行的着色方案，每一个可行的着色方案对应对事务集的一个可行的安排方案。3.事务调度算法的详细步骤设无向图G = <V，E>，V = Iv1J2, ...，vn}，E = {ei，e2，…，ej，λ (Vi) = c 表示给顶点着色为c，具体的算法如下(1)令c = 1，对图中所有的顶点着色c，即λ (Vi) = 1(1 ^ i ^n)；(2)令i = 1，统计图中边的总数为m，在边信息中引入q，记录权位数据并将边集按照q的降序进行排列；统计图中各个节点的度，按照图G中的各节点度数的降序对节点进行排列，假设个数为k(l < k < η)；(3)取ei e Ε，比较与ei连接两个顶点取度数较低的顶点着色即c的值自增1，并将顶点进入着色顶点集合N(Vi)；(4) i的值自增1，若i < m，则转移到(3)；(5)着色完成，根据着色方案得到事务集的一个安排方案。
由现实的事务时间安排问题等价转化得到的图着色问题除了要求有边连接的顶点必须着色不同外，还有其他的硬性要求。这些要求主要是在实际问题中提出的事务与事务所占资源的之间的问题。事务调度算法必须将这些约定考虑到处理中，这样所得的事务调度方案才合理，具有实际推广意义。
图1示出了事务及关系的转换。图2示出了事务调度算法的流程。
具体实施例方式选取考试考场安排问题为例，将考试考场安排转化的图着色问题。对于监考，每个事务都由(教师，班级)二元组构成，所使用的资源就是考场即教室。由于同一时间段内可得教室的数量是有限的，那么对应的可着色的颜色数量的上限是确定的。若着同一颜色的监考单元的数量超过此颜色代表的时间段可得教室的总数，就意味着部分监考单元在这个时间段内找不到教室可用，这个要求是硬性的，在调度中必须考虑。解决这些额外的要求可以通过冲突解决规定来调节冲突实现算法的可行性和合理性。也就是说，对于额外的硬性要求，在算法中设置相应的参数进行体现，或者作为判别是否着色的条件，使算法更符合实际需求。对于监考安排，每个顶点即事务都由(教师，班级)二元组构成，所使用的资源就是考场即教室。那么同一时间段内可得教室的数量是有限的，那么对应的可着色的颜色数量的上限是确定的。(1)令c = 1，对图中所有的顶点(教师，班级)二元组进行着色C，即λ (Vi)= 1(1 ^ i ^ η)；( 令i = 1，按照(教师、班级)二元组与教室之间的冲突连接生成边，统计图中教室冲突的总数为m，在边信息中引入q，记录权位数据并将边集按照q的序进行排列； 统计图中各个节点的度，按照图G中的各节点度数的降序对节点进行排列，假设个数为 k(l ^ k^ η)；(3)取ei e Ε，比较与ei连接两个顶点取度数较低的顶点(即教室资源冲突较少的)着色即C的值自增1，并将顶点进入已经着色顶点集合N(Vi),表示已经安排好(教师、 班级)二元组的监考教室；(4) c的值自增1，若i < m，则转移到(3)；(5)着色完成，根据完成着色的颜色数值c与教室资源的数量比较，若合理则根据着色方案得到事务集的一个安排方案；否则此着色方案重新调整。
权利要求
1.一种基于图着色的事务调度算法，其特征在于按照图中边的设定关系，将出现冲突的节点使用不同的颜色标记出来；设定预计给节点着色的总数目，使用不同颜色进行标记，即对于出现冲突的节点，每一个点对应一种不同的颜色；以颜色代表冲突节点；为建立的事务模型得到的无向图进行着色。本发明的有益效果是提出了基于图论的事务调度算法，通过使用对图中冲突节点着色得到解决冲突事务的调度方案；此算法能自动、快捷地排定优化的事务时间表，极大地方便企事业单位的活动安排。
2.一种基于图着色的事务调度算法，其特征在于该基于图着色的事务调度算法的具体步骤如下无向图G = <V，E>，顶点(即事务)V= {Vi，v2，…，Vn}，边(即冲突)E= Ie1, e2，…， en}，λ (Vi) = c表示给顶点着色为c，具体的算法如下(1)令c= 1，对图中所有的顶点着色c，即λ (Vi) = 1(1 ^ i ^n)；(2)令i= 1，统计图中边的总数为m，在边信息中引入q，记录权位数据并将边集按照 q的降序进行排列；统计图中各个节点的度，按照图G中的各节点度数的降序对节点进行排列，假设个数为k(l彡k彡η)；(3)取eie Ε，比较与ei连接两个顶点取度数较低的顶点着色即c的值自增1，并将顶点进入着色顶点集合N(Vi)；(4)i的值自增1，若i彡m，则转移到(3)；(5)着色完成，根据着色方案得到事务集的一个安排方案。
全文摘要
本发明公开了一种基于图着色的事务调度算法，其特征在于按照图中边的设定关系，将出现冲突的节点使用不同的颜色标记出来；设定预计给节点着色的总数目，使用不同颜色进行标记，即对于出现冲突的节点，每一个点对应一种不同的颜色；以颜色代表冲突节点；为建立的事务模型得到的无向图进行着色。本发明的有益效果是提出了基于图论的事务调度算法，通过使用对图中冲突节点着色得到解决冲突事务的调度方案；此算法能自动、快捷地排定优化的事务时间表，极大地方便企事业单位的活动安排。
文档编号G06Q10/06GK102426677SQ20111021631
公开日2012年4月25日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29日
发明者刘智珺, 彭云 申请人:武汉生物工程学院科技处