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本文旨在实现一个智能排班的算法，你怎么好意思说自己写的辣鸡玩意儿是算法？
毕设项目中核心需求是要根据医师的手术、请假、已预约时间还有医师的级别来进行自动排班，也是毕设中最具难度的一个需求
需求分析
- 用户要选择医师进行预约时，查询出该医师的排班时间，可用则显示**“可预约”**，否则不显示
- 医院查询各个科室下的排班情况，显示对应时间段是谁在坐诊
- 医师可以查询到自己的排班情况
- 查询的时限都是当天起未来一周 （即今日周一，则最远可查询到下周一）
所需数据
- 医师的 ID
- 医师的级别
- 手术或者请假的安排
项目落地
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前台传来医师 ID或者科室 ID
医院可以根据科室 ID 查看不同科室的排班表，而医生只能查询自己科室的排班表，最后用户根据医师 ID 和科室 ID 查询医师的个人排班表
我的项目后台可以查询到发送查询请求的这个用户是医院、医师还是患者，所以判断查询科室排班还是医师排班不难
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根据科室 ID 查询科室下的所有医师
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提取关键医师信息，初始化一个数组表示医师时间表，把这些封装暂存
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按照医师级别进行分组，将级别相同的医师存入同一 List
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根据每个医生 ID 查询请假表，获取手术或者请假的安排，根据请假表将对应医师的对应时间段置 0
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根据各个医师的排班表完成科室的排班，优先选择高级别的医师填充科室排班表
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向前台返回对应的排班表
算法设计
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建立一个对象封装必要的数据，如下
package com.shining.sys.commons.entity; import lombok.AllArgsConstructor; import lombok.Data; import lombok.NoArgsConstructor; /** * @program: shining2 * @description: 医师排班表 * @author: Dawn * @create: 2020-03-20 */ @Data @AllArgsConstructor @NoArgsConstructor public class ShiningSchedule { // 医师ID private Integer doctorId; // 医师姓名 private String doctorName; // 医师级别 private Integer level; // 科室ID private Integer deptId; // 排班时间表 private Integer[] schedule; } -
建立一个 Builder 类构造排班表
// 注入Spring容器
@Component
public class ScheduleBuilder {
@Autowired
private IDoctorService doctor;
private static IDoctorService doctorService;
@Autowired
private ILeaveService leave;
private static ILeaveService leaveService;
@PostConstruct
public void init() {
doctorService = doctor;
leaveService = leave;
}
}
这个 Builder 属于工具类，外部可调用的方法必须是静态的，可我们需要查询数据库来进行数据计算，Spring 容器没有办法为我们自动注入，所以选择命名两个私有变量，一个静态、一个非静态，在初始化这个类组件时将自动注入的非静态成员赋值给静态成员，这样就可以完成注入了，比如上面我的 doctorService、leaveService 两个需要注入的 service 组件就各建立了两个变量，使用@PostConstruct 注解调用初始化方法为静态的变量赋值
- 建立一个 map 存放信息
public static final Map<String, Object> SCHEDULE_MAP = new HashMap<>(); - 建立两个方法供外部调用
/**
* 拿到部门的排班表
*/
public static List<ShiningSchedule> getDeptSchedule(Integer deptId) {
buildDeptSchedule(deptId);
return (List<ShiningSchedule>) SCHEDULE_MAP.get(DEPT_PREFIX + deptId);
}
/**
* 拿到医师的排班表
*/
public static ShiningSchedule getDoctorSchedule(Integer doctorId, Integer deptId) {
buildDeptSchedule(deptId);
return (ShiningSchedule) SCHEDULE_MAP.get(DOCTOR_PREFIX + doctorId);
}
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根据传来的医师、科室 ID 查询数据库拿到科室下所有医生的信息
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提取每个医师的 ID、姓名、级别、科室、加上下面这条描述的时间表数组一起封装到前面建立的
ShiningSchedule对象中/** * 初始化医师信息的map：key为doctor:info:医师id，value为数据库格式的医师信息 */ private static void getDoctorFromDept(Integer deptId) { List<Integer> doctorIds = doctorService.getIdByDeptId(deptId); for (Integer doctorId : doctorIds) { Doctor doctor = doctorService.getById(doctorId); // 只取出医师ID、医师姓名、级别信息、科室信息、并初始化排班数组，存入shiningSchedule实体类 ShiningSchedule shiningSchedule = new ShiningSchedule(doctor.getId(), doctor.getName(), doctor.getLevel(), doctor.getDeptId(), initArray()); // 将信息以doctor:医师ID为key，shiningSchedule为value存入map SCHEDULE_MAP.put(DOCTOR_PREFIX + doctor.getId(), shiningSchedule); } // 额外存入doctor的ID信息 SCHEDULE_MAP.put(DOCTOR_ID_PREFIX, doctorIds); } -
每个医生都初始化一个大小为 16 的数组空间，对应 8 天每天上午下午的两个时间段，且全部初始化为1-可用，这些数组全部存放在医师对应的
ShiningSchedule对象里，/** * 返回一个全部为1-可用的空间长度为16的数组 */ private static Integer[] initArray() { return new Integer[]{1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1}; } -
遍历医师的级别信息，将 4 个级别分成 4 个数组，各级别的医师 ID 存放在各级别的数组中，4 个数组存放在 key 为医师级别，value 为该级别数组的 map 中
/** * 初始化医师级别map：key为level:级别id，value为该级别的所有医师ID */ private static void initLevelMap() { List<Integer> LEVEL_NO1 = new ArrayList<>(); List<Integer> LEVEL_NO2 = new ArrayList<>(); List<Integer> LEVEL_NO3 = new ArrayList<>(); List<Integer> LEVEL_NO4 = new ArrayList<>(); // 获取医师ID List<Integer> doctorIds = (List<Integer>) SCHEDULE_MAP.get(DOCTOR_ID_PREFIX); for (Integer doctorId : doctorIds) { // ShiningSchedule shiningSchedule = (ShiningSchedule) SCHEDULE_MAP.get(DOCTOR_PREFIX + doctorId); switch (shiningSchedule.getLevel()) { case 1: LEVEL_NO1.add(shiningSchedule.getDoctorId()); break; case 2: LEVEL_NO2.add(shiningSchedule.getDoctorId()); break; case 3: LEVEL_NO3.add(shiningSchedule.getDoctorId()); break; case 4: LEVEL_NO4.add(shiningSchedule.getDoctorId()); break; default: break; } } SCHEDULE_MAP.put(LEVEL_PREFIX + "1", LEVEL_NO1); SCHEDULE_MAP.put(LEVEL_PREFIX + "2", LEVEL_NO2); SCHEDULE_MAP.put(LEVEL_PREFIX + "3", LEVEL_NO3); SCHEDULE_MAP.put(LEVEL_PREFIX + "4", LEVEL_NO4); }
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筛选请假表时间，另有安排的将该医生的该段时间更新为0-不可用
遍历每个医生的时间安排，如果包含手术请假信息，判断该时间覆盖了数组空间的什么位置，这些位置全部置 0，关于变量 day 和对应数组位置的关系如下表
下标\对应天数 第 1 天(今天) 第 2 天 第 3 天 第 4 天 第 5 天 第 6 天 第 7 天 第 8 天 排班表数组下标[]: 0、1 2、3 4、5 6、7 8、9 10、11 12、13 14、15 对应天数 day: 0 1 2 3 4 5 6 7 说明：
int day = fromTime.getDate() - new Date().getDate();请假表的开始时间如果处于上午，那么获取结束时间相减得到持续时间，持续时间内涵盖的置 0，
假设请假是 3 天，周一下午到周三上午 9 点，那么周一下午、周二一天、周三上午都应该算请假
第一遍循环 duration_Day = 2，day[1]置 0、day[2]置 0，最后 duration_Day 自减 1
第二遍循环 duration_Day = 1，判断是否是最后一天，是最后一天则根据结束时间来选择最后一天的上午下午是否置 0
/** * 根据请假表的信息填充各医师排班 */ private static void setLeaveTime() { // 获取当前的医师ID List<Integer> doctorIds = (List<Integer>) SCHEDULE_MAP.get(DOCTOR_ID_PREFIX); // 获取所有已经审核通过的查询时间内的请假或手术信息 List<Leave> leaves = leaveService.getDoctorValidLeave(doctorIds); for (Leave leave : leaves) { Integer doctorId = leave.getDoctorId(); ShiningSchedule doctorSchedule = (ShiningSchedule) SCHEDULE_MAP.get(DOCTOR_PREFIX + doctorId); // 获取排班表 Integer[] schedule = doctorSchedule.getSchedule(); // 拿到该医师的请假信息 Date fromTime = leave.getFromTime(); Date toTime = leave.getToTime(); int fromHour = fromTime.getHours(); // 判断开始时间距离今天是几天 int day = fromTime.getDate() - new Date().getDate(); // 拿到持续日期 int durationDay = toTime.getDate() - fromTime.getDate(); // 拿到持续小时 int toHour = toTime.getHours(); // 将排班表对应的时间设置为0-不可用 if (fromHour <= 12) {// 请假从上午开始 while (durationDay > 0) {// 如果持续时间大于一天 schedule[day * 2] = 0;// 将上午置0 schedule[day++ * 2 + 1] = 0;// 下午置0 --durationDay;// 持续天数自减 } // 开始处理最后一天 if (durationDay == 0) { // 持续时间仅当天，且包含下午 if (toHour > 8 && toHour < 12) schedule[day * 2] = 0; // 持续时间仅上午 if (toHour >= 12) { // 持续时间包含下午 schedule[day * 2] = 0; schedule[day * 2 + 1] = 0; } } // 结束处理最后一天 } else {// 请假从下午开始 schedule[day++ * 2 + 1] = 0;// 先将下午置0 while (durationDay > 0) {// 如果持续时间大于一天 // 开始处理最后一天 if (durationDay == 1 && toHour > 8 && toHour <= 12) { schedule[day * 2] = 0;// 将上午置0 break; } // 结束处理最后一天 schedule[day * 2] = 0;// 将上午置0 schedule[day++ * 2 + 1] = 0;// 下午置0 --durationDay;// 持续天数自减 } } // 更新map信息 doctorSchedule.setSchedule(schedule); SCHEDULE_MAP.put(DOCTOR_PREFIX + doctorId, doctorSchedule); } } -
对科室进行排班
/** * 根据科室中的医师排班表排出科室时间表 */ private static void setFinalSchedule(Integer deptId) { // 获取所有信息 // 这是一个部门时间表 List<ShiningSchedule> deptFinalSchedule = new ArrayList<>(); // 初始化一个数组用来暂存被安排的医师 Integer[] deptScheduleDoctorId = new Integer[]{0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}; // 取出等级信息 List<Integer> LEVEL_NO1 = (List<Integer>) SCHEDULE_MAP.get(LEVEL_PREFIX + "1"); List<Integer> LEVEL_NO2 = (List<Integer>) SCHEDULE_MAP.get(LEVEL_PREFIX + "2"); List<Integer> LEVEL_NO3 = (List<Integer>) SCHEDULE_MAP.get(LEVEL_PREFIX + "3"); List<Integer> LEVEL_NO4 = (List<Integer>) SCHEDULE_MAP.get(LEVEL_PREFIX + "4"); for (int i = 0; i < deptScheduleDoctorId.length; i++) { // 根据从高等级到低等级的顺序找到一位时间可用的医生 if (LEVEL_NO1 != null && LEVEL_NO1.size() > 0) {// 判断该等级下是否有医生 // 判断该等级医生是否时间有效 buildSchedule(LEVEL_NO1, deptScheduleDoctorId, i); } // 根据从高等级到低等级的顺序找到一位时间可用的医生 if (LEVEL_NO2 != null && LEVEL_NO2.size() > 0) {// 判断该等级下是否有医生 // 判断该等级医生是否时间有效 buildSchedule(LEVEL_NO2, deptScheduleDoctorId, i); } // 根据从高等级到低等级的顺序找到一位时间可用的医生 if (LEVEL_NO3 != null && LEVEL_NO3.size() > 0) {// 判断该等级下是否有医生 // 判断该等级医生是否时间有效 buildSchedule(LEVEL_NO3, deptScheduleDoctorId, i); } // 根据从高等级到低等级的顺序找到一位时间可用的医生 if (LEVEL_NO4 != null && LEVEL_NO4.size() > 0) {// 判断该等级下是否有医生 // 判断该等级医生是否时间有效 buildSchedule(LEVEL_NO4, deptScheduleDoctorId, i); } } // 已经完成科室内的排班，接下来向list中封装 for (Integer doctorId : deptScheduleDoctorId) { ShiningSchedule doctor = (ShiningSchedule) SCHEDULE_MAP.get(DOCTOR_PREFIX + doctorId); deptFinalSchedule.add(doctor); } SCHEDULE_MAP.put(DEPT_PREFIX + deptId, deptFinalSchedule); } /** * 对某一级别中的医师进行排班 */ private static void buildSchedule(List<Integer> LEVEL, Integer[] deptScheduleDoctorId, Integer i){ for (Integer doctorId : LEVEL) { // 取出医生 ShiningSchedule doctor = (ShiningSchedule) SCHEDULE_MAP.get(DOCTOR_PREFIX + doctorId); // 取出时间表 Integer[] schedule = doctor.getSchedule(); // 如果这段时间已安排医师，那么将此医师的这段时间置0，否则不变 schedule[i] = deptScheduleDoctorId[i] != 0 ? 0 : schedule[i]; // 如果此医师这段时间有空，那么将医师ID暂存，否则跳过这个医师 deptScheduleDoctorId[i] = schedule[i] == 1 ? doctorId : deptScheduleDoctorId[i]; // 更新map doctor.setSchedule(schedule); SCHEDULE_MAP.put(DOCTOR_PREFIX + doctorId, doctor); } }
附上请假表 service 层的查询有效请假单的代码
@Override
public List<Leave> getDoctorValidLeave(List<Integer> doctorIds) {
// 获取当前时间
Date today = Timestamp.valueOf(
new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss", Locale.SIMPLIFIED_CHINESE).format(new Date())
);
// 从当天0点查起
today.setHours(0);
today.setMinutes(0);
today.setSeconds(0);
QueryWrapper<Leave> wrapper = new QueryWrapper<>();
// 查询已通过的
wrapper.eq("status", DataSourcesConstants.LEAVE_PASS);
// 请假开始时间范围 从今天的零点开始
wrapper.ge("fromTime", today);
// 查到下周
Date dateTo = Timestamp.valueOf(
new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss", Locale.SIMPLIFIED_CHINESE).format(new Date())
);
dateTo.setDate(today.getDate() + 8);
dateTo.setHours(0);
dateTo.setMinutes(0);
dateTo.setSeconds(0);
wrapper.lt("fromTime", dateTo);
// 查询指定医生的请假单
wrapper.in("doctorId", doctorIds);
return baseMapper.selectList(wrapper);
}
对于 Java 中的 Date()类型的 API 我也不太熟悉，中间出过一个时间戳不正确的 bug，查不到对应时间的请假单，才知道问题出在 new Date()的代码上，Java 直接 new 一个 Date 对象是会有毫秒值的，而我希望可以从 0 点开始查询当天的有效请假单，百度了一下才知道Timestamp.valueOf(new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss", Locale.SIMPLIFIED_CHINESE).format(new Date())是可以格式化 Date()对象的，使用"yyyy-MM-dd HH:mm:ss"来舍弃毫秒字段，就能生成一个 没有毫秒的 毫秒数为 0 的 Date()对象了
总结
我的这段代码其实还有很多地方可以优化
- 可以试着不建立级别数组，而是根据 ID、级别两个数字来构建医师信息对象的 map key
- 医师的级别是一个绝对优先级，也就是说假如高级别的没有请假或者手术安排，那么排班是不会轮到低级别的医师的
等等……
总之代码还是要多敲多练才能更熟练地解决实际生产中的需求问题，加油！