Python 优化代码：解决 IndexError: list index out of range 错误

这段代码使用 scipy.optimize.linprog() 函数来解决机车调度问题。代码中的错误 'IndexError: list index out of range' 是由于 'dep' 列表的长度比 'arr' 列表短导致的，当 'k' 的索引超出 'dep' 列表的范围时，就会出现这个错误。

为了解决这个问题，可以检查 'dep' 列表的长度是否与 'arr' 列表的长度相同。可以使用 'len()' 函数来获取列表的长度，并将其与 'n' 的值进行比较。如果 'dep' 列表的长度与 'n' 不匹配，程序将输出错误消息并退出。

以下是对代码的修改：

from scipy.optimize import linprog
import numpy as np

# 列车到站时间
arr = [18*60+30, 22*60, 60+20, 2*60+10, 4*60+40, 7*60, 10*60, 12*60, 14*60+30, 16*60+30, 3*60+50, 7*60+20, 9*60+30, 12*60+30, 14*60+50, 18*60, 22*60+30, 60+50]
# 列车出发时间
dep = [18*60+20, 21*60+20, 23*60+30, 3*60+30, 5*60+20, 8*60+30, 12*60+30, 15*60+50, 9*60, 12*60, 14*60+20, 16*60, 18*60+40, 21*60+30, 24*60+30, 3*60+30, 5*60, 7*60, 9*60, 100000]
# 列车编号
train_id = [301, 303, 305, 307, 309, 311, 313, 315, 302, 304, 306, 308, 310, 312, 314, 316, 318, 320, 301, 303, 305, 307, 309, 311, 313, 315]
# 列车类型，到站/出发列车
train_type = ['arr', 'arr', 'arr', 'arr', 'arr', 'arr', 'arr', 'arr', 'dep', 'dep', 'dep', 'dep', 'dep', 'dep', 'dep', 'dep', 'dep', 'dep', 'arr', 'arr', 'arr', 'arr', 'arr', 'arr', 'arr', 'arr']
# 机车数量
m = 10
# 列车数量
n = len(train_id)
# 整备时间
time_limit = 100

# 检查 dep 列表的长度是否与 n 相匹配
if len(dep) != n:
    print('Error: dep list length does not match n')
    exit()

# 目标函数系数
c = np.ones(m*n)

# 约束：每辆列车都必须有一辆机车牵引，且每辆机车只能牵引一辆列车
A_eq = np.zeros((n, m*n))
for i in range(n):
    for j in range(m):
        A_eq[i, i*m+j] = 1
b_eq = np.ones(n)

# 约束：机车使用均衡
A_ub = np.zeros(((2*m+n)*n+m*n, m*n))
b_ub = np.zeros((2*m+n)*n+m*n)
for i in range(m):
    for j in range(n):
        for k in range(m):
            if i != k:
                A_ub[i*n+j, i*n+j] = 1
                A_ub[i*n+j, k*n+j] = -1
                b_ub[i*n+j] = 1
                A_ub[m*n+i*n+j, i*n+j] = -1
                A_ub[m*n+i*n+j, k*n+j] = 1
                b_ub[m*n+i*n+j] = 1

# 约束：列车必须按照时间顺序安排，且牵引列车的机车必须在列车到站时间之前到达
for i in range(n):
    for j in range(m):
        if train_type[i] == 'arr':
            A_ub[(2*m+n)*n+i*m+j, i*m+j] = 1
            for k in range(n):
                if dep[k] <= arr[i]:
                    A_ub[(2*m+n)*n+i*m+j, k*m+j] = -1
                    b_ub[(2*m+n)*n+i*m+j] = 0
                    break
        else:
            A_ub[(2*m+n)*n+i*m+j, i*m+j] = 1
            for k in range(n):
                if arr[k] >= dep[i]-time_limit:
                    A_ub[(2*m+n)*n+i*m+j, k*m+j] = -1
                    b_ub[(2*m+n)*n+i*m+j] = 0
                    break

# 约束：每辆机车在牵引列车之前需要进行整备
for i in range(m):
    for j in range(n):
        A_ub[(2*m+2*n)*n+i*m+j, i*n+j] = dep[j]-arr[i]-time_limit
b_ub[(2*m+2*n)*n:(2*m+2*n+1)*n] = np.zeros(n)

res = linprog(c, A_eq=A_eq, b_eq=b_eq, A_ub=A_ub, b_ub=b_ub, bounds=(0, 1), method='simplex')

if res.success:
    x = res.x.reshape(m, n)
    for i in range(n):
        for j in range(m):
            if x[j,i] == 1:
                print('Train %d is assigned to locomotive %d' % (train_id[i], j+1))
else:
    print('Failed to find a solution')

通过检查 'dep' 列表的长度，可以确保代码在执行 'dep[k]' 时不会出现索引超出范围的错误。

此外，需要注意的是，'dep' 列表的长度应该与 'arr' 列表的长度相同，否则代码逻辑将无法正常运行。