算法思路


计算 9 段和最大所需员工总人数，此人数必定满足上一休二且早中晚均衡的规则，生成该大小的 staff_list (LinkedList)；

每天抽象成早、中、晚 3 个容器；staff_list 中从头开始遍历，如果当前 staff 满足早中晚均衡条件，则将该 staff 加入容器，并将该 staff 从链表中取出放到队尾；

Staff 维护一个早中晚阶段的标志(periodFlags，Period 的 Set)。每次任命前判断该员工的 periodFlags 是否包含了当前时段。如果包含，则不满足早中晚均衡，跳过该员工迭代下一个。如果不包含，则任命该员工，并在 periodFlag 中加入当前时段。如果 periodFlags 大小等于 3(即包含了早、中、晚三个时段)，则将 periodFlags 清空。

建模

DailyPlan & Container

每日计划类，包含日期 date，以及抽象的早中晚 Container 内部类。

Container 类包含：

period，早中晚阶段的枚举类

number，该阶段需要的员工人数，如第2日早上需要5人

assignedStaffs，已经任命的员工集合

主要的任命逻辑在 assign(staffs) 方法中，步骤如下：

从 staffs 该 LinkedList 中从头遍历，检查员工如果被任命后是否满足早中晚均衡的条件，如果不满足跳到下一个员工

如果满足条件，将该员工取出，加入 assignedStaffs 中并更新员工的 workPlans 记录，并将该员工放入 staffs 的队尾。退出循环，任命下一个满足条件的员工

直到 assignedStaffs 大小等于 number(全部任命完成)，结束整个循环

public class DailyPlan {

private int date;

private Container morning;

private Container afternoon;

private Container night;

public void assign(LinkedList staffs) {

morning().assign(staffs);

afternoon().assign(staffs);

night().assign(staffs);

}

public class Container {

private Period period;

private int number;

private Set assignedStaffs;

public void assign(LinkedList staffs) {

while (assignedStaffs.size() < number) {

for (int i = 0; i < staffs.size(); i++) {

if (staffs.get(i).isBalancedAfterAssign(period)) {

Staff staff = staffs.remove(i);

assignedStaffs.add(staff);

staff.addWorkPlan(date, period);

staffs.addLast(staff);

break;

}

}

}

}

}

}

Staff

员工类，其中：

workPlans 记录员工都上了哪些天的什么时段的班；

periodFlags 记录员工当前上的时段的标志，在 addWorkPlan() 中如果 periodFlags 的大小等于 3(亦即包含了早中晚)，就将该标识清空(保证 3 个一清空)；

isBalancedAfterAssign(period) 验证如果安排当前员工工作后是否满足早中晚均衡。不满足该条件则跳过改员工，继续安排下一个；

public class Staff {

private final int id;

private final List workPlans;

private final Set periodFlags;

public boolean isBalancedAfterAssign(Period period) {

return !periodFlags.contains(period);

}

public void addWorkPlan(int date, Period period) {

if (!isBalancedAfterAssign(period)) {

throw new RuntimeException();

}

workPlans.add(new WorkPlan(date, period));

periodFlags.add(period);

if (periodFlags.size() == 3) {

periodFlags.clear();

}

}

}

Scheduling

排班调度主体类，包含：

CYCLE，周期，上一休二所以为 3

dailyPlans，每日计划的列表，包含每天什么时段需要多少人

staffs，算法思路中描述的 staff_list 链表

排班逻辑在 schedule() 方法中，步骤如下：

计算需要多少员工，根据 9 段之和最大得出

初始化 staff_list

每日安排员工上班

public class Scheduling {

private static final int CYCLE = 3;

private final List dailyPlans;

private LinkedList staffs;

public void schedule() {

int expectStaffs = expectStaffs();

staffs = initStaffList(expectStaffs);

for (DailyPlan dailyPlan : dailyPlans) {

dailyPlan.assign(staffs);

}

}

}

结果展示

先随机生成 31 的计划，每个阶段人员波动从 2 到 10

调度后将 staffs 中每个员工的排班情况打印出来

@Test

public void should_schedule_staff_correctly() {

DailyPlansGenerator generator = new DailyPlansGenerator(2, 10);

List dailyPlans = generator.generate(31);

System.out.println(generator);

Scheduling scheduling = new Scheduling(dailyPlans);

scheduling.schedule();

for (Staff staff : scheduling.staffs()) {

System.out.println(staff);

}

}