解题思路:

这道题需要用到运筹学中的调度问题,具体来说是机器调度问题。我们可以将每辆列车看作任务,将机车看作机器。每辆列车需要一定时间才能到达和出发,因此我们可以将每个任务看作是一个时间窗口。机车的整备时间可以看作是机器的准备时间。

我们需要将这些任务分配给机器,使得每个任务都被分配到机器上,并且使得机器数量最少,同时机器使用均衡。这个问题可以用贪心算法来解决。我们可以按照任务的开始时间排序,然后按照顺序将任务分配给当前使用时间最短的机器,如果有多个机器使用时间相同,则选择机器编号最小的。这样可以保证机器使用均衡,并且可以得到一个近似最优的解。

解题步骤:

  1. 首先将所有任务按照开始时间排序。

  2. 创建一个机器数组,表示每个机器的使用情况。初始时将所有机器的使用时间都设置为0。

  3. 依次将任务分配给机器。对于每个任务,遍历机器数组,选择使用时间最短的机器,并将任务分配给该机器。更新该机器的使用时间。

  4. 统计机器数量和使用情况。

代码实现:

Matlab代码:

% 读入数据
arrive_A = [18.5 22 1.33 2.17 4.67 7 10 12 14.5 16.5];
depart_A = [18.33 21.33 23.5 3.5 5.33 8.5 12.5 15.83];
arrive_B = [3.83 7.33 9.5 12.5 14.83 18 22.5 0.83];
depart_B = [9 12 14.33 16 18.67 21.5 0.5 3.5 5 7];

% 将任务按照开始时间排序
tasks = [arrive_A, depart_A, arrive_B, depart_B];
tasks = sort(tasks);

% 创建机器数组
n_machines = 1;
machine_time = zeros(n_machines, 1);

% 分配任务给机器
for i = 1:length(tasks)
    % 找到使用时间最短的机器
    min_time = Inf;
    min_machine = 0;
    for j = 1:n_machines
        if machine_time(j) < min_time
            min_time = machine_time(j);
            min_machine = j;
        end
    end
    % 将任务分配给机器
    machine_time(min_machine) = max(machine_time(min_machine), tasks(i)) + 1.67;
    % 如果机器不够用,则增加机器数量
    if i < length(tasks) && machine_time(min_machine) + 100 > tasks(i + 1)
        n_machines = n_machines + 1;
        machine_time(n_machines) = machine_time(min_machine);
    end
end

% 输出结果
fprintf('最少需要 %d 台机器\n', n_machines);
for i = 1:n_machines
    fprintf('机器%d 使用时间: %.2f\n', i, machine_time(i));
end

C++代码:

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

int main()
{
    // 读入数据
    vector<double> arrive_A = {18.5, 22, 1.33, 2.17, 4.67, 7, 10, 12, 14.5, 16.5};
    vector<double> depart_A = {18.33, 21.33, 23.5, 3.5, 5.33, 8.5, 12.5, 15.83};
    vector<double> arrive_B = {3.83, 7.33, 9.5, 12.5, 14.83, 18, 22.5, 0.83};
    vector<double> depart_B = {9, 12, 14.33, 16, 18.67, 21.5, 0.5, 3.5, 5, 7};

    // 将任务按照开始时间排序
    vector<double> tasks;
    tasks.insert(tasks.end(), arrive_A.begin(), arrive_A.end());
    tasks.insert(tasks.end(), depart_A.begin(), depart_A.end());
    tasks.insert(tasks.end(), arrive_B.begin(), arrive_B.end());
    tasks.insert(tasks.end(), depart_B.begin(), depart_B.end());
    sort(tasks.begin(), tasks.end());

    // 创建机器数组
    int n_machines = 1;
    vector<double> machine_time(n_machines, 0);

    // 分配任务给机器
    for (int i = 0; i < tasks.size(); i++)
    {
        // 找到使用时间最短的机器
        double min_time = numeric_limits<double>::max();
        int min_machine = 0;
        for (int j = 0; j < n_machines; j++)
        {
            if (machine_time[j] < min_time)
            {
                min_time = machine_time[j];
                min_machine = j;
            }
        }
        // 将任务分配给机器
        machine_time[min_machine] = max(machine_time[min_machine], tasks[i]) + 1.67;
        // 如果机器不够用,则增加机器数量
        if (i < tasks.size() - 1 && machine_time[min_machine] + 100 > tasks[i + 1])
        {
            n_machines++;
            machine_time.push_back(machine_time[min_machine]);
        }
    }

    // 输出结果
    cout << "最少需要 " << n_machines << " 台机器" << endl;
    for (int i = 0; i < n_machines; i++)
    {
        cout << "机器" << i + 1 << " 使用时间: " << machine_time[i] << endl;
    }

    return 0;
}

说明:

  1. 首先将所有任务按照开始时间排序,然后创建一个机器数组,初始时将所有机器的使用时间都设置为0。

  2. 依次将任务分配给机器。对于每个任务,遍历机器数组,选择使用时间最短的机器,并将任务分配给该机器。更新该机器的使用时间。

  3. 如果机器不够用,则增加机器数量。

  4. 统计机器数量和使用情况。

注意事项:

  1. 在计算机器使用时间时,需要将整备时间考虑在内。

  2. 机器使用时间需要考虑到下一个任务的开始时间,以便判断是否需要增加机器数量。

  3. 在Matlab中,可以用Inf表示无穷大。

  4. 在C++中,需要包含头文件来使用sort和numeric_limits。

你是专业的运筹学专家非常擅长写c++代码和matlab代码请帮助我解决下面这个问题:问题说明:A 站到达列车 10 列出发列车 8 列B 站到达列车 8 列出发列车 10 列到达和出发列车车次和时刻均已知如表 1 至表 4 所示:表 1 A 站到达列车时刻表到达列车	302	304	306	308	310	312	314	316	318	320到达时刻	1830	2200	0120	0210	0

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