2022华为软件挑战赛流量管理

1.题目描述

共有 M 个客户节点和 N 个边缘节点。
在每个时刻，要决策如何把每个客户节点的带宽需求分配到边缘节点。
为了确保调度质量，每个客户节点的需求只能分配到满足 QoS 约束的边缘节点
上。即：当客户节点和边缘节点之间的 QoS 小于“QoS 上限”时，才会进行流量
分配。
在每个时刻，每个边缘节点接收的带宽需求总和不能超过其带宽上限。
合理分配所有时刻的客户节点带宽需求，使得最终的带宽总成本尽量小。
成本为某个边缘节点，统计它在每个时刻分配的带宽之和，这些值
在整个时间线上形成一个带宽序列，对其进行升序排序，以其 95%位置（向上
取整）的带宽值作为该节点的 95 百分位带宽。
7.总成本为求和所有边缘节点成本得到带宽总成本。

2.思路

将网络节点根据连接用户数量和带宽大小进行降序排序，让一部分节点每个时刻都尽量占用带宽，一部分节点只部署5%个时刻的带宽，这些节点的成本即为0。

如图，竖条为所有网络节点在所有时刻的带宽部署情况，横条为95%时刻位置，前一部分的网络节点带宽最大，连接用户数量最多，在每个时刻都尽量占用，而后面的节点只占用前5%。作为前一部分节点的数量称为阈值。
最终成绩为武长赛区43名，无缘复赛，只能拿到三等奖。

3.代码（Java）

注释还是比较清楚的，一些细节问题可以直接看。

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Properties;public class Main {//文件名+路径+printstatic int T,M,N,qos_constraint;static String[][] demand,qos,site_bandwidth;static ArrayList rear=new ArrayList();public static void main(String[] args) {output("");demand=new String[8929][35];//T M  [T-1][M-1]  T<=8928,N<=135,M<=35  width=430080site_bandwidth=new String[136][2];//N 2  [N-1][1]qos=new String[136][35];//N M   [N-1][M-1]   input();//T M N 101 11 101int gate=T-(int) Math.ceil((T-1)*0.95)-1;      //95位Netnode[] netnodes=new Netnode[N];//1--N-1 for(int i=1;i<M;i++) {for(int j=1;j<M;j++) {if(demand[0][j].equals(qos[0][i])) {for(int k=0;k<T;k++) {String t=demand[k][i];demand[k][i]=demand[k][j];demand[k][j]=t;}break;}}}for(int i=1;i<N;i++) {for(int j=1;j<N;j++) {if(site_bandwidth[j][0].equals(qos[i][0])) {netnodes[i]=new Netnode(Integer.parseInt(site_bandwidth[j][1]), T, M, qos[i], qos_constraint);//导入网络节点break;}}for(int j=1;j<i;j++) {if(netnodes[j].t<netnodes[i].t) {//根据网络节点的连接用户数排序；'<'或'>'需要根据数据集实际情况进行调整Netnode netnode=netnodes[i];netnodes[i]=netnodes[j];netnodes[j]=netnode;}}}for(int i=1;i<N;i++) {for(int j=i+1;j<N;j++) {if(netnodes[i].t==netnodes[j].t) {if(netnodes[i].width<netnodes[j].width) {//连接用户数相同在根据总带宽排序；'<'或'>'需要根据数据集实际情况进行调整Netnode netnode=netnodes[i];netnodes[i]=netnodes[j];netnodes[j]=netnode;}}else {break;}}}int threshold=getthreshold(netnodes);  //阈值，阈值前面的网络节点尽量塞满，后面的只塞5%for(int i=threshold;i<N;i++) {for(int j=i+1;j<N;j++) {if(netnodes[i].t>netnodes[j].t) {//对阈值后面的节点根据网络节点的连接用户数排序；'<'或'>'需要根据数据集实际情况进行调整，记得和函数getthreshold里这部分同号Netnode netnode=netnodes[i];netnodes[i]=netnodes[j];netnodes[j]=netnode;}}}for(int i=threshold;i<N;i++) {for(int j=i+1;j<N;j++) {if(netnodes[i].t==netnodes[j].t) {if(netnodes[i].width>netnodes[j].width) {//连接用户数相同在根据总带宽排序；'<'或'>'需要根据数据集实际情况进行调整，记得和函数getthreshold里这部分同号Netnode netnode=netnodes[i];netnodes[i]=netnodes[j];netnodes[j]=netnode;}}else {break;}}}for(int i=1;i<T;i++) {for(int j=1;j<M;j++) {output(distribute(i, j, threshold, netnodes)+"\n");//进行模拟}for(int j=1;j<N;j++) {netnodes[j].twidth=netnodes[j].width;//更新本轮带宽}for(int j=0;j<rear.size();j++) {netnodes[(int) rear.get(j)].gate--;}rear.clear();}print(netnodes);//remove}public static int getthreshold(Netnode[] tnetnodes) {//测试最佳阈值int threshold=0,cost=500000000;Netnode[] netnodes=new Netnode[N];for(int m=1;m<N;m++) {            //测试最佳阈值for(int i=1;i<N;i++) {netnodes[i]=tnetnodes[i];}for(int i=m;i<N;i++) {for(int j=i+1;j<N;j++) {if(netnodes[i].t>netnodes[j].t) {//根据网络节点的连接用户数排序；'<'或'>'需要根据数据集实际情况进行调整Netnode netnode=netnodes[i];netnodes[i]=netnodes[j];netnodes[j]=netnode;}}}for(int i=m;i<N;i++) {for(int j=i+1;j<N;j++) {if(netnodes[i].t==netnodes[j].t) {if(netnodes[i].width>netnodes[j].width) {//对阈值后面的节点排序；'<'或'>'需要根据数据集实际情况进行调整Netnode netnode=netnodes[i];netnodes[i]=netnodes[j];netnodes[j]=netnode;}}else {break;}}}for(int i=1;i<T;i++) {for(int j=1;j<M;j++) {distribute(i, j, m, netnodes);}for(int j=1;j<N;j++) {netnodes[j].twidth=netnodes[j].width;}for(int j=0;j<rear.size();j++) {netnodes[(int) rear.get(j)].gate--;}rear.clear();}int sum=0;for(int i=1;i<N;i++) {Arrays.sort(netnodes[i].widtharray);sum+=netnodes[i].widtharray[(int)Math.ceil((T-1)*0.95-1)];}if(cost>sum) {cost=sum;threshold=m;}for(int j=1;j<N;j++) {for(int k=1;k<T;k++) {netnodes[j].widtharray[k-1]=0;netnodes[j].gate=T-(int) Math.ceil((T-1)*0.95)-1;}}}return threshold;}public static String distribute(int i,int j,int threshold,Netnode[] netnodes) {//分配算法int need=Integer.parseInt(demand[i][j]);String ts=demand[0][j]+":";if(need==0) {return ts;}for(int k=1;k<N;k++) {if(netnodes[k].qos[j]<qos_constraint&&netnodes[k].twidth>0) {//判断用户能否接上该节点if(k<threshold) {//N/4-(15-20)   //判断该用户节点进去阈值前段还是阈值后段if(need>netnodes[k].twidth) {need-=netnodes[k].twidth;netnodes[k].widtharray[i-1]=netnodes[k].width;ts+="<"+netnodes[k].id+","+netnodes[k].twidth+">,";netnodes[k].twidth=0;}else if(need<=netnodes[k].twidth){netnodes[k].twidth-=need;netnodes[k].widtharray[i-1]+=need;ts+="<"+netnodes[k].id+","+need+">";need=0;break;}}else {if(netnodes[k].gate>0) {         //判断阈值后端的节点是否还有位置（5%）if(need>netnodes[k].twidth) {need-=netnodes[k].twidth;netnodes[k].widtharray[i-1]=netnodes[k].width;ts+="<"+netnodes[k].id+","+netnodes[k].twidth+">,";netnodes[k].twidth=0;netnodes[k].gate--;if(rear.contains(k)) {rear.remove(rear.indexOf(k));}}else if(need<=netnodes[k].twidth){netnodes[k].twidth-=need;netnodes[k].widtharray[i-1]+=need;ts+="<"+netnodes[k].id+","+need+">";need=0;if(!rear.contains(k)) {rear.add(k);}//netnodes[k].gate--;break;}}}}}if(need!=0) {      //判断该用户节点的需求是否已经分配完for(int k=threshold;k<N;k++) {if(netnodes[k].qos[j]<qos_constraint&&netnodes[k].twidth>0) {if(need>netnodes[k].twidth) {need-=netnodes[k].twidth;netnodes[k].widtharray[i-1]=netnodes[k].width;ts+="<"+netnodes[k].id+","+netnodes[k].twidth+">,";netnodes[k].twidth=0;}else if(need<=netnodes[k].twidth){netnodes[k].twidth-=need;netnodes[k].widtharray[i-1]+=need;ts+="<"+netnodes[k].id+","+need+">";need=0;break;}}}}return ts;}public static void print(Netnode[] netnodes) {//打印结果int sum1=0;for(int i=1;i<N;i++) {Arrays.sort(netnodes[i].widtharray);//System.out.println(i+":"+Arrays.toString(netnodes[i].widtharray));output(i+":"+Arrays.toString(netnodes[i].widtharray)+"\n\n");sum1+=netnodes[i].widtharray[(int)Math.ceil((T-1)*0.95-1)];}System.out.println(sum1);}public static void input(){//输入String line = "";String tarray[];int i=0,j=0;try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("D:\\华为软件挑战赛\\线下调试数据\\data1\\demand.csv"))) {//"/data/demand.csv"while ((line = br.readLine()) != null) {tarray = line.split(",");for(j=0;j<tarray.length;j++) {demand[i][j]=tarray[j];}i++;}T=i--;M=j--;} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}i=0;try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("D:\\华为软件挑战赛\\线下调试数据\\data1\\site_bandwidth.csv"))) {//"/data/site_bandwidth.csv"while ((line = br.readLine()) != null) {tarray = line.split(",");for(j=0;j<tarray.length;j++) {site_bandwidth[i][j]=tarray[j];}i++;}N=i--;} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}i=0;try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("D:\\华为软件挑战赛\\线下调试数据\\data1\\qos.csv"))) {//"/data/qos.csv"while ((line = br.readLine()) != null) {tarray = line.split(",");for(j=0;j<tarray.length;j++) {qos[i][j]=tarray[j];}i++;}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}try {FileInputStream fin;fin = new FileInputStream("D:\\华为软件挑战赛\\线下调试数据\\data1\\config.ini");//"/data/config.ini"Properties props=new Properties();props.load(fin);qos_constraint=Integer.parseInt(props.getProperty("qos_constraint"));fin.close(); } catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}public static void output(String result) {//输出String path="D:\\华为软件挑战赛\\线下调试数据\\data1\\output\\solution.txt";//"/output/solution.txt"FileWriter fwriter = null;try {if(!result.equals("")) {fwriter = new FileWriter(path, true);fwriter.write(result);}else {fwriter = new FileWriter(path);fwriter.write(result);}} catch (IOException ex) {ex.printStackTrace();} finally {try {fwriter.flush();fwriter.close();} catch (IOException ex) {ex.printStackTrace();}}}
}
class Netnode{                    //网络节点类public int width,twidth,t,gate;public int[] qos,widtharray;//qos:1--m-1String id;public Netnode(int width,int T,int M,String[] d,int qc){this.width=width;twidth=width;widtharray=new int[T-1];gate=T-(int) Math.ceil((T-1)*0.95)-1;qos=new int[M];id=d[0];for(int i=1;i<M;i++) {qos[i]=Integer.parseInt(d[i]);if(qos[i]<qc) {t++;}}}
}

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