多机调度贪心算法Java代码常见错误

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mob64ca12e63b18 2025-02-14 07:16:41 ©著作权

文章标签 Machine 贪心算法 java 文章分类 Java 后端开发

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多机调度贪心算法在Java中的实现

多机调度问题是一种常见的调度优化问题，涉及在多个处理器上安排任务以减少整体结束时间和提高效率。贪心算法通常能有效解决此类问题。本文将为初学者详细讲解如何实现多机调度贪心算法的Java代码，并列举常见错误，帮助您快速掌握这一技术。

1. 整体流程

在实现多机调度的过程中，我们可以将整个流程拆分为几个主要步骤。下表展示了这些步骤：

步骤	描述
1	定义任务和机器的结构
2	将任务分配给机器
3	实现调度算法
4	输出结果
5	处理常见错误提示

2. 每一步需要做什么

步骤1: 定义任务和机器的结构

首先，我们需要定义任务和机器的结构。每个任务有一个执行时间，而每台机器可以执行一个任务。

class Task {
    int id;         // 任务ID
    int duration;   // 执行时间

    Task(int id, int duration) {
        this.id = id;
        this.duration = duration;
    }
}

class Machine {
    int id;         // 机器ID
    int totalTime;  // 当前总的执行时间

    Machine(int id) {
        this.id = id;
        this.totalTime = 0;
    }
}

步骤2: 将任务分配给机器

我们需要创建一个方法来将任务分配给机器。这里我们使用了贪心算法，即将任务分配给当前总时间最少的机器。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;

public class Scheduler {
    ArrayList<Machine> machines; // 机器列表

    Scheduler(int machineCount) {
        machines = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < machineCount; i++) {
            machines.add(new Machine(i));
        }
    }

    // 将任务分配给机器
    public void assignTasks(ArrayList<Task> tasks) {
        for (Task task : tasks) {
            Collections.sort(machines, (m1, m2) -> m1.totalTime - m2.totalTime); // 按照当前总执行时间排序
            Machine machine = machines.get(0); // 选择时间最少的机器
            machine.totalTime += task.duration; // 更新机器的执行时间
            System.out.println("任务 " + task.id + " 被分配到机器 " + machine.id);
        }
    }
}

步骤3: 实现调度算法

在这里，我们要创建一个主类以测试我们的调度器。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Task> tasks = new ArrayList<>();
        tasks.add(new Task(1, 2)); // 添加任务
        tasks.add(new Task(2, 4));
        tasks.add(new Task(3, 1));
        tasks.add(new Task(4, 7));
        
        Scheduler scheduler = new Scheduler(3); // 3台机器
        scheduler.assignTasks(tasks);
    }
}

步骤4: 输出结果

在assignTasks方法中，我们已经输出了每个任务被分配到哪台机器上。这样可以清楚地知道任务的分配情况。

步骤5: 处理常见错误提示

在实施过程中，我们可能会遇到一些常见错误，比如：

空指针异常：确保Task和Machine对象正确初始化。
索引越界：确保任务和机器数量匹配，尤其在使用machines.get(0)时。
排序错误：确认排序条件是否正确，避免分配给错误的机器。

类图与序列图

在理解了上述代码逻辑后，我们可以参照下图来更清晰地理解各个类的关系和执行过程。

类图

classDiagram
    class Task {
        +int id
        +int duration
        +Task(id, duration)
    }
    
    class Machine {
        +int id
        +int totalTime
        +Machine(id)
    }
    
    class Scheduler {
        +ArrayList<Machine> machines
        +Scheduler(machineCount)
        +void assignTasks(ArrayList<Task> tasks)
    }

序列图

sequenceDiagram
    participant Main
    participant Scheduler
    participant Machine
    participant Task
    
    Main->>Scheduler: new Scheduler(3)
    Scheduler->>Machine: new Machine(i)
    Main->>Scheduler: assignTasks(tasks)
    Scheduler->>Task: for each task in tasks
    Scheduler->>Machine: sort machines by totalTime
    Scheduler->>Machine: choose machine with least totalTime
    Scheduler->>Main: print assignment