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執行效能與評估

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5-1 無渴望條件之班表結果

在無渴望條件下,拿不同月份班表下去做評估,產生數多個數據,在此取出 不同類型的設定參數,比較不同的參數資料跑出 2008 年 7 月、2009 年 5 月全域 優良可行解的評估,如表 5-2、表 5-3。

表 5-2:2008 年 7 月的班表,經不同參數產生的結果 2008 年

7 月班表

禁忌名單大小 微調次數 執行時間(分鐘) 扣分分數

5 7000 102 64.63

10 9000 104 30.41

15 10000 88 30.41

20 10000 68.5 30.1

25 10000 33 29.92

30 10000 6 42.63

30 40000 22.4 35.39

30 50000 28 31.16

表 5-3:2009 年 5 月的班表,經不同參數產生的結果 2009 年

5 月的班表

禁忌名單大小 微調次數 執行時間(分鐘) 扣分分數

5 7000 114 251

10 9000 140 217

15 10000 102 216.5

20 10000 68 208.9

25 10000 37 217

30 10000 6 228.84

30 40000 25 215

30 50000 65 211.5

在表 5-2 中,2008 年 7 月的班表扣分分數最低 29.92;而在表 5-3 中,可以 看到 2009 年 5 月班表中扣分分數最低是當禁忌名單為 20,微調次數為 10000,

在 68 分鐘內扣分分數為 208.9,不同於五月班表的是,此時禁忌名單為 25,時 間為 33 分鐘內的結果;如果把所有微調次數為 10000 的情況下,禁忌名單大小

圖 5-1:無渴望條件下,禁忌名單大小與執行時間的統計圖

圖 5-2:無渴望條件下,禁忌名單大小與扣分分數的統計圖

與時間的情況如統計圖 5-1;從無渴望條件下的統計圖可以看出當參數設定的禁 忌名單越大,則執行時間越短,則因為不考慮渴望條件下,不走入局部最佳解的 情況,執行速度也比較快。而這樣也因此影響到全域優良可行解的情況,如統計 圖 5-2 中,在 2008 年 7 月班表中,禁忌名單在 25 時全域優良可行解最好;在 2009 年 5 月班表中,禁忌名單在 20 時全域優良可行解最好,就微調次數固定的情況 下,禁忌名單越大,執行時間越快,也就影響盤面的分數,而不同的禁忌名單大 小也會影響到快速找到全域優良可行解的效率。

5-2 有渴望條件之班表結果

在有渴望條件的情況下,也是一樣用無渴望條件用的不同月分的班表來做評 估,比較不同的參數資料跑出 2008 年 7 月、2009 年 5 月全域優良可行解的評估,

如表 5-4、表 5-5。

表 5-4:2008 年 7 月的班表,經不同禁忌名單大小產生的結果 2008 年

7 月班表

禁忌名單大小 微調次數 執行時間(分鐘) 扣分分數

5 6000 99 50.63

6 6000 102 68.41

7 6000 104 72.63

8 6000 101.5 44.18

9 6000 119 44.18

10 6000 99 42.18

15 6000 101 32.18

20 6000 105 30.41

25 6000 121 22.18

30 6000 108 44.41

在表 5-4 中,可以看到每筆參數的微調次數都是 6000,因為渴望條件在每筆 禁忌名單內的資料都會在做一次評估,所以相對的時間就會拉長,以 6000 的微 調次數跑演算法的時間差不多是 2 小時左右的時間,也是能忍受的時間範圍內;

而 2008 年 7 月班表中扣分分數最低是當禁忌名單為 25,在 121 分鐘內扣分分數 為 22.18;而在表 5-5 中,2009 年 7 月的班表扣分分數最低 206.97,不同於五月 班表的是,此時禁忌名單為 15,時間為 119 分鐘內的結果;在有渴望條件下,

禁忌名單大小與時間的情況如統計圖 5-3,從統計圖中,可以看出不同的禁忌名 單大小卻是相同的差不多時間跑完,其原因是當禁忌名單內擁有的禁忌成員被受

表 5-5:2009 年 5 月的班表,經不同禁忌名單大小產生的結果 2009 年

5 月的班表

禁忌名單大小 微調次數 執行時間(分鐘) 扣分分數

5 6000 121 247.69

6 6000 123 243.61

7 6000 120 241.07

8 6000 119 227.11

9 6000 118 232.25

10 6000 131 218

15 6000 119 206.97

20 6000 124 212.91

25 6000 116 211.67

30 6000 115 219.23

圖 5-3:有渴望條件下,禁忌名單大小與執行時間的統計圖

限制情況找出是否還有比最好歷史解的可行解,相對的跑的次數跟時間就成正比;

接著如統計圖 5-4,從統計圖中,2008 年 7 月班表中,禁忌名單在 25 時,全域 優良可行解最好;而在 2009 年 5 月班表中,禁忌名單在 15 時,全域優良可行解

121123120119

118 131

119 124

116 115

99 102104 101.5 119

99 101105 121

108

0 20 40 60 80 100 120 140

5 6 7 8 9 10 15 20 25 30 時間 (分鐘)

禁忌名單的大小

禁忌名單大小與執行時間

2009年5月班表 2008年7月班表

圖 5-4:有渴望條件下,禁忌名單大小與扣分分數的統計圖

最好,就差不多執行時間的情況下,禁忌名單越大,不影響執行時間越快,漸漸 降低盤面的分數,而不同的禁忌名單大小卻影響到快速找到優良可行解的效率。

5-3 無渴望條件與有渴望條件的比較

在無渴望條件和有渴望條件的結果中 ,看出個別的執行成果與效能後,現 在把兩者互相做比較,把兩兩同月份的統計表互相做比較,得出以下的結果:

表 5-6:2008 年 7 月的班表,無渴望條件與有渴望條件的比較表 2008 年 7 月班表

禁忌名單 大小

無渴望條件 有渴望條件

微調次數 實行時間

(分鐘) 扣分分數 微調次數 實行時間

(分鐘) 扣分分數 5 7000 102 64.63 6000 99 50.63 10 9000 104 30.41 6000 99 42.18 15 10000 88 30.41 6000 101 32.18 20 10000 68.5 30.1 6000 105 30.41 25 10000 33 29.92 6000 121 22.18 30 10000 6 42.63 6000 108 44.41

在表 5-5:2008 年 7 月班表中,當禁忌名單大小 25 時,無渴望條件下的扣 分分數為 29.92,而有渴望條件為 22.18,相對的差在執行時間上,有渴望條件與 無渴望條件則差 4 倍時間。

表 5-7:2009 年 5 月的班表,無渴望條件與有渴望條件的比較表 2009 年 5 月班表

禁忌名單 大小

無渴望條件 有渴望條件

微調次數 實行時間

(分鐘) 扣分分數 微調次數 實行時間

(分鐘) 扣分分數 5 7000 114 251 6000 121 247.69 10 9000 140 217 6000 131 218 15 10000 102 216.5 6000 119 206.97 20 10000 68 208.9 6000 124 212.91 25 10000 37 217 6000 116 211.67 30 10000 6 228.84 6000 115 219.23

換成表 5-5:2009 年 5 月,當禁忌名單為 20 時,無渴望條件下出現最好的 扣分情況 208.9,而當禁忌名單為 15 時,有渴望條件下,出現最好的扣分 206.97,

相對於無渴望條件下,有渴望條件下的分數,確實有比無渴望條件下來的好,而 時間上,無渴望條件的時間比有渴望條件下來的短。

圖 5-5:2008 年 7 月班表,禁忌名單大小與執行時間的統計圖

從圖 5-5:2008 年 7 月班表,禁忌名單與直行時間的統計情況,在無渴望條 件下,禁忌名單為 5 和 10 情況如果在微調次數為 10000 時,會超出容忍的時間,

就此降低微調次數,以禁忌名單為 5 的情況 7000 的微調次數跟禁忌名單為 10 的 情況 9000 的微調次數從時間上,與有渴望條件下的情況差不多,但 15 至 30 的 四種情況,明顯的以 10000 當作微調次數,名單越大,時間越短。

99 99

101

105 121 108 102 104

88 68.5 33

6 0

20 40 60 80 100 120 140

5 10 15 20 25 30

時間 (分鐘)

禁忌名單大小

禁忌名單大小與執行時間 無渴望條件VS有渴望條件

有渴望條件-2008年7月班表

無可望條件-2008年7月班表

圖 5-6:2008 年 7 月班表,禁忌名單大小與扣分分數的統計圖

從圖 5-6,同月班表的扣分分數中,看出時間越快並不代表可以跑得到最低 的分數出來,執行微調次數一樣時,無渴望條件下,時間越短,分數不見得比較 好,而渴望條件下,當微調次數一樣,名單大到 25 時,都處於持續的降低分數 情況,而最好分數也出現在名單為 25 的時候,分數為 22.18,從圖中明顯看出無

圖 5-7:2009 年 5 月班表,禁忌名單大小與執行時間的統計圖

50.63 42.18

32.18 30.41

22.18 44.41 64.63

30.41 30.41 30.1

29.92

42.63

0 10 20 30 40 50 60 70

5 10 15 20 25 30

扣分 分數

禁忌名單大小

禁忌名單大小與扣分分數 無渴望條件VS有渴望條件

有渴望條件-2008年7月班表

無可望條件-2008年7月班表

121 131

119 124

116 115

114 140

102 68

37 0 6

20 40 60 80 100 120 140 160

5 10 15 20 25 30

時間 (分鐘)

禁忌名單大小

禁忌名單大小與執行時間 無渴望條件VS有渴望條件

有渴望條件-2009年5月班表

無可望條件-2009年5月班表

渴望條件的最佳分數並沒有比有渴望條件的最佳分數來的好。

如圖 5-7,再以 2009 年 5 月的班表的禁忌名單大小與執行時間的統計圖再次 評估,禁忌名單大小為 5 和 10 的情況,同前 2008 年 7 月班表的 5 和 10 情況一 樣與渴望條件下的差不多,分數不是最好的,接著無渴望條件下,微調次數為 10000 時,執行時間依照禁忌名單大小而呈現下降的趨勢,意思說時間就越短,

當渴望條件下,則時間比較平均。

圖 5-8:2009 年 5 月班表,禁忌名單大小與扣分分數的統計圖

從圖 5-8:2009 年 5 月班表中,看到曲線的分數卻差不多,但無渴望條件的 分數,最低分出現在禁忌名單大小為 20 時,分數為 208.9,而有渴望條件的分數,

最低分出現在禁忌名單大小為 15 時,分數為 206.97,但此比較起來無渴望條件 下的情況分數卻沒有有渴望條件下的分數來的好。

就效率而言,無渴望條件的情況下,確實可以達到一點效率,而在要求更好 的品質,有渴望條件才能使的品質達到保障。

247.69 218

206.97

212.91

211.67 219.23 251

217

216.5

208.9

217 228.84

0 50 100 150 200 250 300

5 10 15 20 25 30

扣分 分數

禁忌名單大小

禁忌名單大小與扣分分數 無渴望條件VS有渴望條件

有渴望條件-2009年5月班表

無可望條件-2009年5月班表

5-4 禁忌演算法與爬山法的比較

有了以上的比較,接著再拿著前者的數據資料做比較,用 2008 年 7 月和 2009 年 5 月的班表下去做渴望條件與爬山法的執行結果中,從中選擇,最好的分數做 比較,如表 5-8 和表 5-9:

表 5-8:2009 年 5 月的班表,有、無渴望條件與爬山法的比較表

2008 年 7 月班表

禁忌名單 大小

執行 時間

扣分 分數

微調 次數 無渴望條件 25 33 (分鐘) 29.92 10000 有渴望條件 25 121 (分鐘) 22.18 6000

爬山法 無 29 (秒) 83 32

表 5-9:2009 年 5 月的班表,有、無渴望條件與爬山法的比較表

2009 年 5 月班表

禁忌名單 大小

執行 時間

扣分 分數

微調 次數 無渴望條件 20 68 (分鐘) 208.9 10000 有渴望條件 15 119 (分鐘) 206.97 6000

爬山法 無 51 (秒) 280 48

從以上表中得知,雖然爬山法,能在短短幾分鐘內,快速產生改良過的班表,

但分數從 2008 年 7 月班表比較中,爬山法與渴望條件差了快 60 分;而在 2009 年 5 月的班表比較中,爬山法與渴望條件差了快 75 分,都證明了使用禁忌演算 法,且有、無渴望條件的情況下,都能達到比爬山法還要好的成果。

接著,以 2008 年 7 月班表,在扣分分數做份統計圖,如圖 5-9 中,整個曲 線呈現緩慢的擺盪,花的時間越長則跑出來的結果相對的就比較好;而 2009 年 5 月的班表,整個曲線也是呈現緩慢的擺盪狀態,也是需要以時間的長短來看說 結果是否比較好。

圖 5-9:2008 年 7 月,總分數的統計曲線圖

圖 5-10:2009 年 5 月,總分數的統計曲線圖

0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250

1 201 401 601 801 1001 1201 1401 1601 1801 2001 2201 2401 2601 2801 3001 3201 3401 3601 3801 4001 4201 4401 4601 4801 5001 5201 5401 5601 5801

扣 分 分 數

微調次數 MAX:6000

有渴望條件

每次微調扣分分數的紀錄

2008年7月班表

0 100 200 300 400 500 600 700

1 201 401 601 801 1001 1201 1401 1601 1801 2001 2201 2401 2601 2801 3001 3201 3401 3601 3801 4001 4201 4401 4601 4801 5001 5201 5401 5601 5801

扣 分 分 數

微調次數 MAX:6000

有渴望條件 每次分數的紀錄

2009年5月班表

微調第 5653 次 最佳 :22.18

微調第 5996 次 最佳:206.967

最後,在以測試三天三夜跑出來的結果,並比較其短時間兩小時的成果,如 表 5-10:

表 5-10:有渴望條件下,短時間與長時間的比較表 有渴望條件

禁忌名單大小 微調次數 時間 分數

2008 年 7 月班表

25 6000 100 分鐘 22.18 25 260000 4957 分鐘

(超過三天三夜) 18.18

2009 年 5 月班表

15 6000 100 分鐘 206.967 15 260000 4305 分鐘

(超過三天三夜) 200.249

得出此結果,當長時間三天三夜跑出來的結果,確實有達到降低分數的情況,

但分數的差距很微小,如 2008 年 7 月班表,降低了 4 分;2009 年 5 月班表降低 了快 7 分,長時間雖可以達到更好的結果,但兩小時給予電腦跑出相當於一般人 仍容許的時間,所以在兩小時內,跑出的的優良可行解是可以滿足護理人員需求 的班表。

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