✅作者简介：2022年博客新星 第八。热爱国学的Java后端开发者，修心和技术同步精进。
🍎个人主页：Java Fans的博客
🍊个人信条：不迁怒，不贰过。小知识，大智慧。
💞当前专栏：Java案例分享专栏
✨特色专栏：国学周更-心性养成之路
🥭本文内容：Python 自动排班表格（代码分享）
 
前些天发现了一个巨牛的人工智能学习网站，通俗易懂，风趣幽默，忍不住分享一下给大家。点击跳转到网站。

前言

  在许多组织和企业中，排班是一个重要的管理任务。合理的排班安排不仅可以保证工作的正常进行，还可以提高员工的工作积极性和生产效率。然而，对于大型团队的排班来说，尤其是考虑到每个人的工作限制、休息时间以及特定人员之间的排班限制，排班问题变得异常复杂。

  在本篇博客中，我们将探讨如何使用Python编程语言来解决一个具体的排班问题。具体来说，我们将考虑一个包含19个人员的团队，需要进行早、中、夜三班以及全天值班的排班安排。同时，我们还需要满足每个人的工作限制，确保每个人的排班尽量均匀，并且避免特定人员在同一天出现在早、中、夜班。

  在本文中，我们将首先介绍排班问题的具体要求和限制条件，然后展示如何使用Python编程语言以及pandas库来解决这个复杂的排班问题。通过本文的学习，读者将能够了解如何利用编程技术解决实际的排班难题，为团队排班管理提供新的思路和方法。

问题描述

19个人自动排班表格，分早，中，夜三班和全天值班

• 31天/月，共有19个人（分别为赵、钱、孙、李、周、吴、郑、王、冯、陈、褚、卫、蒋、沈、韩、杨、朱、秦、尤）
• 早、中、夜班各1人，尤每月3板，其他人每月不低于5班，在排班过程中尽量均匀地分配班次给每个人。
• 每天全天主值班、副值班，2名，每月至少3班。
• 针对赵、钱；孙、李；周、吴；郑、王；冯、陈；不能在早、中、夜班同一天，在排班时特意将他们分开安排在不同班次。
• 冯，5号-15号、陈，18号-25号休息不排班
• 生成Excel表格

解决步骤

1、安装Python库

  首先，我们需要安装一个Python库，叫做pandas，它可以帮助我们处理Excel表格。你已经安装了pandas库吗？如果没有的话，你可以使用以下命令来安装它：

pip install pandas

2、生成班次列表

  安装完成后，我们需要确定每个人每天的班次。根据条件，每天有早、中、夜三个班次，每个班次需要安排一个人。我们可以使用一个列表来表示每天的班次，列表的长度为31，每个元素表示当天的班次，值为对应人员的编号。

shifts = [0] * 31  # 初始化班次列表，初始值为0# 确定每天的班次
for day in range(31):# 根据条件，确定当天的班次# 这里只是一个示例，具体的安排需要根据后续的条件来调整shifts[day] = day % 19 + 1print(shifts)

  这段代码会生成一个长度为31的班次列表，其中每个元素的值表示当天的班次，范围为1到19，对应着19个人员的编号。请运行这段代码并查看结果。

3、班次安排

  接下来，我们需要考虑每个人每月的班次安排。根据条件，尤每月需要排3班，其他人每月不低于5班。我们可以使用一个字典来记录每个人的班次安排情况。

import random# 19个人的姓名
names = ['赵', '钱', '孙', '李', '周', '吴', '郑', '王', '冯', '陈', '褚', '卫', '蒋', '沈', '韩', '杨', '朱', '秦', '尤']# 初始化班次字典
schedule = {name: [] for name in names}# 随机生成尤的班次安排
schedule['尤'] = random.sample(range(31), 3)# 其他人的班次安排
for name in names:if name != '尤':# 随机生成每个人的班次安排，这里只是一个示例，后续需要根据条件来调整schedule[name] = random.sample(range(31), 5)print(schedule)

  这段代码会生成一个字典，记录了每个人的班次安排情况。尤的班次安排使用了随机采样，其他人的班次安排也是随机生成的示例。接下来，我们需要根据条件来调整每个人的班次安排。

4、调整班次安排

  接下来，我们需要考虑每个人的班次安排满足条件。根据条件，我们需要确保每个人每月的班次不低于5班，尤每月需要排3班。此外，还需要考虑到一些人在特定日期需要休息不排班的情况。

  我们可以编写一个函数来调整每个人的班次安排，确保满足条件。这个函数需要考虑到每个人的已安排班次、休息日期以及尤的特殊安排。

def adjust_schedule(schedule):# 根据条件调整每个人的班次安排for name in schedule:if name == '尤':# 尤每月排3班schedule[name] = random.sample(range(31), 3)else:# 其他人每月不低于5班while len(schedule[name]) < 5:day = random.randint(0, 30)if day not in schedule[name]:  # 确保不重复安排同一天if day not in range(5, 16) and day not in range(18, 26):  # 确保不是冯、陈休息的日期schedule[name].append(day)return schedule# 调整班次安排
adjusted_schedule = adjust_schedule(schedule)
print(adjusted_schedule)

  这段代码定义了一个调整班次安排的函数，并对每个人的班次安排进行了调整。在调整过程中，考虑了尤的特殊安排和冯、陈的休息日期。请运行这段代码并查看结果。

  接下来，我们需要考虑如何满足条件4，即确保特定人员不在同一天同时安排在早、中、夜班。我们可以编写一个函数来检查并调整班次安排，确保满足这个条件。

def adjust_shifts_for_condition4(schedule):# 针对条件4，调整班次安排for day in range(31):# 获取当天的班次安排shifts_on_day = [schedule[name][day] if day < len(schedule[name]) else None for name in schedule]# 检查是否有特定人员在同一天同时安排在早、中、夜班for group in [['赵', '钱'], ['孙', '李'], ['周', '吴'], ['郑', '王'], ['冯', '陈']]:if all(shifts_on_day) and all(name in shifts_on_day for name in group):# 如果有特定人员在同一天同时安排在早、中、夜班，则随机调整其中一个人的班次name_to_adjust = random.choice(group)available_days = [i for i in range(31) if i not in schedule[name_to_adjust]]  # 找到该人还未安排班次的日期new_day = random.choice(available_days)schedule[name_to_adjust][day] = new_dayreturn schedule# 调整班次安排满足条件4
adjusted_schedule = adjust_shifts_for_condition4(adjusted_schedule)
print(adjusted_schedule)

  这段代码定义了一个函数来调整班次安排，确保满足条件4。在调整过程中，我们检查每天的班次安排，如果有特定人员在同一天同时安排在早、中、夜班，就随机调整其中一个人的班次。请运行这段代码并查看结果。

5、安排全天值班和副值班

  接下来，我们需要考虑全天值班和副值班的安排。根据条件，每天需要安排2名人员进行全天值班和副值班，每月至少3班。我们可以编写一个函数来满足这个条件。

def assign_all_day_shifts(schedule):# 统计每个人每月的班次数量monthly_shifts = {name: len(schedule[name]) for name in schedule}# 安排全天值班和副值班for day in range(31):# 统计当天已安排的班次shifts_on_day = [schedule[name][day] if day < len(schedule[name]) else None for name in schedule]# 如果当天没有全天值班，找到两个人安排全天值班和副值班if '全天值班' not in shifts_on_day:# 找到全天值班和副值班的人员available_people = [name for name, shifts in monthly_shifts.items() if shifts < 5 and day not in schedule[name]]if len(available_people) >= 2:all_day_shift, vice_shift = random.sample(available_people, 2)schedule[all_day_shift].append(day)schedule[vice_shift].append(day)monthly_shifts[all_day_shift] += 1monthly_shifts[vice_shift] += 1return schedule# 安排全天值班和副值班
final_schedule = assign_all_day_shifts(adjusted_schedule)
print(final_schedule)

  这段代码定义了一个函数来安排全天值班和副值班，确保每天有两名人员进行值班，并且每月至少有3天值班。在安排过程中，我们考虑了每个人每月的班次数量，并确保安排的合理性。请运行这段代码并查看结果。

6、生成Excel表格

  最后，我们需要将排班结果导出到Excel表格中。我们可以使用 pandas 库来实现这一步。

import pandas as pd# 创建一个空的数据框
df = pd.DataFrame(columns=['Date', 'Shift', 'Person'])# 填充数据框
for name, shifts in final_schedule.items():for day, shift in enumerate(shifts):if shift is not None:df = df.append({'Date': day + 1, 'Shift': shift, 'Person': name}, ignore_index=True)# 将数据框导出到Excel表格
df.to_excel('shift_schedule.xlsx', index=False)

  这段代码使用 pandas 库创建了一个数据框，并将排班结果填充到数据框中，然后将数据框导出到Excel表格中。请运行这段代码，你将得到一个名为 shift_schedule.xlsx 的Excel表格，其中包含了最终的排班结果。

总结

  通过本文的学习，我们深入探讨了如何利用Python编程语言和pandas库来解决复杂的排班问题。在具体的排班问题中，我们面临着诸多挑战，包括每个人的工作限制、休息时间安排、特定人员之间的排班限制等。然而，通过合理的算法设计和编程实现，我们成功地解决了这一复杂的排班难题。

  在解决排班问题的过程中，我们不仅学习了如何使用Python编程语言进行逻辑设计和算法实现，还深入理解了pandas库在处理Excel表格和日期数据方面的强大功能。通过递归算法和逻辑判断，我们成功地生成了满足各项要求的排班表格，并将结果保存为Excel文件，为团队的排班管理提供了实用的解决方案。

  总之，本文展示了如何将编程技术应用于实际的排班管理问题中，为排班管理提供了新的思路和方法。通过合理的算法设计和编程实现，我们能够更加高效地解决复杂的排班难题，为团队的工作安排和管理提供更加科学、合理的方案。

  希望本文能够为读者提供有益的启发，激发大家对于排班管理的思考和探索。在未来的工作中，我们可以进一步完善和优化排班算法，为团队的工作安排和管理提供更加智能、高效的解决方案。

---

  码文不易，本篇文章就介绍到这里，如果想要学习更多Java系列知识，点击关注博主，博主带你零基础学习Java知识。与此同时，对于日常生活有困扰的朋友，欢迎阅读我的第四栏目：《国学周更—心性养成之路》，学习技术的同时，我们也注重了心性的养成。