任务调度问题：资源占用与释放

据说这是 2009 年 Google 暑期实习招聘的笔试题。

问题描述：有 n 个任务，第 i 个任务运行时需要使用 R[i] 的资源，运行完毕后需要占用 O[i] 的资源（O[i] <= R[i]），假设现在我们总共有 s 的资源，要求设计一个调度算法，能保证所有任务能顺利执行；如果无法执行完，需要说明理由。

举例：比如有 n = 2 个任务，R[1] = 10，O[1] = 2，R[2] = 5，O[2] = 3，总资源 s = 10。如果先执行任务 1，剩余资源 10 - 2 = 8，可以执行任务 2；反过来先执行任务 2，剩余资源 10 - 3 = 7，7 < r[1] = 10，无法执行任务 1。

这道题的解法很简单，按照 R - O 从大到小排序就是可行的调度顺序，如果按照这个顺序无法执行完所有任务，那么其他任何顺序也都不行；反之，如果存在某个顺序使得所有任务能顺利执行，那么这个顺序一定也可以。

先看算法，稍后再做证明。

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def ScheduleTasks(R, O, n, s):
  # R: request
  # O: occupancy
  # R - O: temporal = request - occupancy
  tasks = [(i, R[i], O[i], R[i] - O[i]) for i in xrange(n)]
  tasks.sort(key=operator.itemgetter(-1), reverse=True)
  for i in xrange(n):
    (taskId, req, occ, temp) = tasks[i]
    if req > s or occ > s:
      return (False, tasks)
    s -= occ
  return (True, tasks)

显然这是贪心法，那么贪心法是否一定能得到可行解呢？

假设存在一个可行解（任务的执行顺序）为：T1, T2, …, Tn。设其中存在两个相邻的任务 Tᵢ 和 Tᵢ₊₁，满足 R[i] - O[i] < R[i+1] - O[i+1]。

设执行任务 j 前的资源剩余量为 s'，因为这是一个可行解，任务 j 和任务 k 都可以顺利执行，因此有：s' - O[i] >= R[i+1]。

联列这两个式子可以得到：s' >= R[i+1] + O[i] > R[i] + O[i+1]，即 s' - O[i+1] > R[i]，可见交换任务 Tᵢ 和 Tᵢ₊₁ 的执行顺序后依旧是可行解。

以此类推，对于任何 i（1 <= i < n），如果 R[i] - O[i] < R[i+1] - O[i+1]，我们都可以将这两个任务的顺序交换，最终得到的执行顺序是可行解。

综上所述，按照 R - O 从大到小排列所有的任务是可行解。