Github链接

小组成员

031502107 陈家权
031502147 庄加鑫

数据模型

  • 对于学生，我们建立了student结构体，其中包含学生编号（int sid）,学生绩点（double gpa），学生的兴趣标签（string interest[12]），兴趣标签个数(int interest_cnt)，学生的空闲时间（将每一个时间段映射成int数据,用两个二维数组表示，start_freetime[10][2]表示开始时间，end_freetime[10][2]表示结束时间，其中[10][0]表示第几天，[10][1]表示时间段，一天共划分成48个时间段，即每半个小时为一个时间段，例如：start_freetime[10][0]=1，start_freetime[10][1]=38，表示开始时间是星期一七点。）加入的部门编号（采用vector容器，vector admission_dep），标记某个空闲时间段是否已有部门活动（bool mark_freetime[10]）。

  • 对于部门，我们建立了department结构体，其中包含部门标号（int did），纳新人数（int num），部门的特点标签（string feature[12]），剩余席位(int numrest) ，部门的活动时间（用两个二维数组表示，start_hdtime[10][2]表示开始时间，end_hdtime[10][2]表示结束时间，具体情况同学生的空闲时间一样。），匹配成功的学生信息（vector res）


struct student
{
	int sid; // 学生编号
	double gpa; // 学生绩点
	string interest[12];//兴趣标签
	int interest_cnt;//兴趣标签个数
	int voluntary[5]; //学生志愿部门
	int start_freetime[10][2];//学生空闲开始时间
	int end_freetime[10][2];//学生空闲结束时间
	int freetime_cnt;//学生空闲时间个数
	vector<int>admission_dep;//加入的部门编号
	bool mark_freetime[10];//标记某个空闲时间段是否已有部门活动
} stu[301];

struct department
{
	int did; //部门编号
	int num; //纳新人数
	int numrest; //剩余席位
	string feature[12];//特点标签
	int feature_cnt; //特点标签个数
	int start_hdtime[2][2];//部门活动开始时间
	int end_hdtime[2][2];//部门活动结束时间
	int hdtime_cnt;//部门活动时间个数
	vector<struct student> res; //接纳集合
} dep[21];
  • 数据生成程序主要用的就是随机函数。
    对于学生，随机生成绩点范围(1,5)，兴趣标签（5-7个），空闲时间段（5-6个，晚上大多有时间），先随机生成开始时间，再随机生成结束时间（18:00~24:00 映射成int数据范围为36~48）。
    对于部门，随机生成纳新人数(12,15]，特点标签，部门的活动时间(1-2个)，先随机生成开始时间，再随机生成结束时间（19:00~21:00 映射成int数据范围为38~42）。
  • 考虑的因素
    把部门的活动时间和学生空闲时间规定在晚上，比较切合实际
    部门的最低纳新人数控制(纳新的人数是限制匹配率的重要条件，因此每个部门纳新人数设置较高)

以下是import文件生成代码：

int main() {
	srand(time(NULL));
	FILE *fp1;
	fp1=fopen("import.txt","w");
	int i,j,cnt,test[21];
	for(i=1; i<=20; i++) {
		fprintf(fp1,"%d ",i);
		fprintf(fp1,"%d ",rand()%4+12);
		cnt=rand()%3+5;
		fprintf(fp1,"%d ",cnt);
		int l=rand()%12;
		for(j=0; j<cnt; j++) {
			l=(l+1)%12;
			fprintf(fp1,"%d ",l);
		}
		//fprintf(fp1,"\n");
		cnt=rand()%2+1;
		fprintf(fp1,"%d ",cnt);
		memset(test,0,sizeof(test));
		for(j=0; j<cnt;) {

			int day=rand()%7+1;
			if(test[day]==0) {
				int hour=rand() % 2 + 38;
				test[day]=1;
				j++;
				fprintf(fp1,"%d %d %d\n",day,hour,hour+3);
			}
		}
		fprintf(fp1,"\n");
	}

	for(i=1; i<=300; i++) {
		fprintf(fp1,"%d\n",i);
		fprintf(fp1,"%.2lf\n",(1 + rand() % 4 + double(rand() % 10) / 10));
		cnt=rand()%3+5;
		fprintf(fp1,"%d\n",cnt);
		int l=rand()%10;
		for(j=0; j<cnt; j++) {
			l=(l+1)%10;
			fprintf(fp1,"%d ",l);
		}
        fprintf(fp1,"\n");
		cnt=5;
		fprintf(fp1,"%d\n",cnt);
		memset(test,0,sizeof(test));
		for(j=0; j<cnt;) {

			int l=rand()%20+1;
			if(test[l]==0) {
				fprintf(fp1,"%d ",l);
				test[l]=1;
				j++;
			}
		}
	    fprintf(fp1,"\n");

		cnt=rand()%2+5;
		fprintf(fp1,"%d\n",cnt);
		memset(test,0,sizeof(test));
		for(j=0; j<cnt;) {

			int day=rand()%7+1;
			if(test[day]==0) {
				int hour=rand() % 3 + 36;
				test[day]=1;
				j++;
				fprintf(fp1,"%d %d %d\n",day,hour,rand()%3+hour+4);
			}
		}
		fprintf(fp1,"\n");
	}

	fclose(fp1);
	return 0;
}

输入数据import.txt

  • 关于import.txt里数据的说明

  • 前20项为部门的信息：
    数据顺序依次为部门编号，部门纳新人数，部门标签个数n，n个部门标签下标，部门活动时间段个数m，
    m个具体的时间段（每个时间由3个数据构成，活动为星期几，活动开始时间，活动结束时间）

  • 后300项为学生信息：
    数据顺序依次为学生编号，学生绩点，学生兴趣个数n，n个兴趣标签下标，学生志愿部门个数m，m个志愿部门编号，空闲时间段个数k，
    k个具体的时间段（每个时间由3个数据构成，空闲时间为星期几，空闲时间段开始时间，空闲时间段束时间）

结合数据模型的算法

写在前面：
1.每个优先算法都是按照志愿优先的原则，即5个志愿部门优先级不同，第一志愿的优先级高于第二志愿优先级，以此类推，算法匹配的过程从学生的第一志愿到第五志愿依次匹配，决定学生是否可加入志愿部门。因此学生需选择最心仪部门填在靠前的位置。
2.争取最大机会填满所有志愿，因此我们的程序默认每个学生都填满了5个志愿部门，毕竟学生如果少填一个部门志愿，可能就失去了一次匹配机会。

学生与部门的匹配，都要先考虑空闲时间和活动时间是否冲突，若时间冲突，则该学生不可加入该部门，以下是判断时间是否冲突的代码：

int initialization::time_is_ok(int sid, int did)
{
	for (int i = 0; i <stu[sid].freetime_cnt; i++)
	{
		for (int j = 0; j < dep[did].hdtime_cnt; j++)
		{
			if (!stu[i].mark_freetime[i] && stu[sid].start_freetime[i][0] == dep[did].start_hdtime[j][0] && stu[sid].start_freetime[i][1] <= dep[did].start_hdtime[j][1] && stu[sid].end_freetime[i][1] >= dep[did].end_hdtime[j][1])
				  return i;
		}
	}

	return -1; //表示时间冲突
}
这里不用bool数据类型而用int类型的原因是：返回值说明该学生的第i个空闲时间段已有部门活动，在之后的部门匹配中，该学生已不可再加入在这个时间段有活动的部门。

接下来说说绩点优先算法(GraFirst)：

绩点优先算法按照“学生绩点优先、遵循志愿顺序”的原则进行匹配。

绩点优先算法：

1.先将学生按照绩点从高到低排序。然后300个学生按照志愿依次匹配。

2.对于学生的每一个志愿，算法每次判定该部门是否已招满，若该部门已招满新部员，则此次匹配不成功。继续判定下一个学生的同一顺序的志愿。若该部门未招满部员，则继续判定学生的空闲时间和部门活动时间是否冲突，时间不冲突，则标记该空闲时间段，说明该空闲时间段已有部门活动，在之后的部门匹配中，该学生已不可再加入在这个时间段有活动的部门。时间冲突，则该次匹配不成功。在满足部门未招满和时间不冲突的情况下，则该学生匹配成功，将学生信息加入该部门结构体的数据类型vector res; //接纳集合中，加入接纳集合部门，部门的剩余席位-1;将部门编号加入该学生结构体中的数据类型中vectoradmission_dep;//加入的部门编号。

3.重复上述步骤，直至每个学生的部门志愿都被判定过。

以下是绩点优先算法代码：

void initialization::GraFirst()
{
	sort(stu, stu+301, cmp_max_gpa);

	for (int j = 0; j <= 4; j++)
	{
		for (int i = 1; i <= 300; i++)
		{

			int temp = stu[i].voluntary[j];
			if (dep[temp].numrest <= 0) continue;

			int mark = time_is_ok(i, temp);

			if (mark == -1) continue;


			else
			{
				stu[i].mark_freetime[mark] = true;
				dep[temp].res.push_back(stu[i]);
				stu[i].admission_dep.push_back(temp);
				if (dep[temp].numrest > 0)
					dep[temp].numrest--; //剩余席位-1
			}

		}
	}
}

接下来说说兴趣优先算法：

绩点优先算法按照“学生兴趣优先、遵循志愿顺序”的原则进行匹配。

兴趣优先算法：

1.学生按照绩点默认排序，即按照编号从小到大排序。然后300个学生按照志愿依次匹配。

2.对于学生的每一个志愿，算法每次判定该部门是否已招满，若该部门已招满新部员，则此次匹配不成功。继续判定下一个学生的同一顺序的志愿。若该部门未招满部员，则继续判定学生的空闲时间和部门活动时间是否冲突，时间不冲突，则标记该空闲时间段，说明该空闲时间段已有部门活动，在之后的部门匹配中，该学生已不可再加入在这个时间段有活动的部门。时间冲突，则该次匹配不成功。在满足部门未招满和时间不冲突的情况下，若学生兴趣和部门标签匹配则该学生匹配成功，否则匹配失败。匹配成功后，将学生信息加入该部门结构体的数据类型vector res; //接纳集合中，加入接纳集合部门，部门的剩余席位-1;将部门编号加入该学生结构体中的数据类型中vectoradmission_dep;//加入的部门编号。

3.重复上述步骤，直至每个学生的部门志愿都被判定过。

void initialization::InterestFirst()
{	
	for (int j = 0; j <= 4; j++)
	{
		for (int i = 1; i <= 300; i++)
		{
			int temp = stu[i].voluntary[j];
			if (dep[temp].numrest <= 0) continue;

			int mark = time_is_ok(i, temp);

			if (mark == -1) continue;

			else if(InterestMatching(i,temp))
			{
				stu[i].mark_freetime[mark] = true;
				dep[temp].res.push_back(stu[i]);
				stu[i].admission_dep.push_back(temp);
				if (dep[temp].numrest > 0)
					dep[temp].numrest--; //剩余席位-1
			}

		}

	}
	
}

输入输出的格式

采用了文本文件输入

代码遵循的规范

  • 变量名定义做到见其名知其意，有实际含义
  • 代码标有注释，便于阅读和理解
  • 代码格式化对齐，阅读方便。

例如：student 结构体中的数据定义

struct student
{
	int sid; // 学生编号
	double gpa; // 学生绩点
	string interest[12];//兴趣标签
	int interest_cnt;//兴趣标签个数
	int voluntary[5]; //学生志愿部门
	int start_freetime[10][2];//学生空闲开始时间
	int end_freetime[10][2];//学生空闲结束时间
	int freetime_cnt;//学生空闲时间个数
	vector<int>admission_dep;//加入的部门编号
	bool mark_freetime[10];//标记某个空闲时间段是否已有部门活动
} stu[301];

结果分析评价

程序通过命令行进行测试，不同的输入参数代表程序将采用不同的优先算法。

参数名称 参数意义 用法实例
-GF GraFirst,采用绩点优先算法 SecondPairWork.exe -GF
-IF InterestFirst,采用兴趣优先算法 SecondPairWork.exe -IF
优先条件 匹配学生个数 未匹配学生个数 实际耗时(s) 文件输出路径
绩点优先 238 62 2.868 output_GF.txt
兴趣优先 214 86 1.208 output_IF.txt

<img src="http://images2017.cnblogs.com/blog/885782/201710/885782-20171011000418434-187946249.png

" width=300 height=360 /> <img src="http://images2017.cnblogs.com/blog/885782/201710/885782-20171011000423496-456914786.png

" width=300 height=360 />