Python實現(xiàn)關鍵路徑和七格圖計算詳解
更新時間：2023年03月15日 09:14:21 作者：田辛 | 田豆芽
這篇文章主要為大家詳細介紹了如何利用Python實現(xiàn)關鍵路徑和七格圖計算，文中的示例代碼講解詳細，感興趣的小伙伴可以跟隨小編一起了解一下
關鍵路徑計算是項目管理中關于進度管理的基本計算。 但是對于絕大多數同學來說， 關鍵路徑計算都只是對一些簡單情形的計算。
今天，田老師根據以往的經驗，用Python實現(xiàn)了在相對較復雜的情形下：
1.關鍵路徑計算
2.七格圖計算，包括
- 最早結束時間EFT
- 最晚開始時間LST
- 最晚結束時間LFT
- 總浮動時間TF
- 自由浮動時間FF
3.緊前關系繪圖法（AON）
并且， 將輸出結果保存為網頁。 而且在網頁底部附上了完整的計算過程。
這個Python程序的實現(xiàn)，可以幫助項目管理者更加方便地進行關鍵路徑計算和進度管理。同時，通過輸出結果保存為網頁的形式，也可以方便地與團隊成員進行共享和交流。
1.主程序
主程序主要實現(xiàn)了一個Project類，其中包含了計算關鍵路徑和七格圖的方法。具體實現(xiàn)方式如下：
1. 定義了一個Activity類，包含了活動的id、名稱、持續(xù)時間和緊前任務列表等屬性。
2. 定義了一個Project類，包含了活動列表、項目持續(xù)時間、日志等屬性，以及計算關鍵路徑、計算七格圖、計算總浮動時間、計算自由浮動時間等方法。
3. 從JSON文件中讀取活動信息，并創(chuàng)建Project對象并添加活動。
4. 調用Project對象的calculate方法，計算每個活動的最早開始時間、最晚開始時間等數據。
5. 調用Project對象的calculate_critical_path方法，計算關鍵路徑。
6. 調用Project對象的calculate_project_duration方法，計算項目總工期。
7. 使用Jinja2模板引擎生成項目的活動清單，并將關鍵路徑
import json
from datetime import datetime
from typing import List
import graphviz
from jinja2 import Template
from activity import Activity
class Project:
def __init__(self):
self.activities: List[Activity] = []
self.duration = 0
self.logger = []
def log(self, log: str) -> None:
self.logger.append(log)
def add_activity(self, activity: Activity) -> None:
"""
添加一個活動到項目中
:param
activity: 待添加的活動
""" # 將活動添加到項目中
self.activities.append(activity)
def calculate(self) -> None:
""" 計算整個項目的關鍵信息
:return: None
""" self.calculate_successor()
self._calculate_forward_pass() # 計算正推法
self._calculate_backward_pass() # 計算倒推法
self._calculate_total_floats() # 計算總浮動時間
self._calculate_free_floats() # 計算自由浮動時間
def calculate_successor(self) -> None:
self.log("開始計算緊后活動")
for act in self.activities:
for pred in act.predecessors:
for act_inner in self.activities:
if act_inner.id == pred:
act_inner.successors.append(act.id)
def _calculate_forward_pass(self) -> None:
self.log("## 開始正推法計算")
# 進入 while 循環(huán)，只有當所有活動的最早開始時間和最早完成時間都已經計算出來時，才會退出循環(huán)
while not self._is_forward_pass_calculated():
# 遍歷每個活動
for activity in self.activities:
# 如果活動的最早開始時間已經被計算過，則跳過
if activity.est is not None:
continue
# 如果活動沒有前置活動， 則從1開始計算最早開始時間和最早結束時間
if not activity.predecessors:
activity.est = 1
activity.eft = activity.est + activity.duration - 1
self.log(
f"活動 {activity.name} 沒有緊前活動，設定最早開始時間為1， 并根據工期計算最早結束時間為{activity.eft}")
else:
# 計算當前活動的所有前置活動的最早完成時間
predecessors_eft = [act.eft for act in self.activities if
act.id in activity.predecessors and act.eft is not None]
# 如果當前活動的所有前置活動的最早完成時間都已經計算出來，則計算當前活動的最早開始時間和最早完成時間
if len(predecessors_eft) == len(activity.predecessors):
activity.est = max(predecessors_eft) + 1
activity.eft = activity.est + activity.duration - 1
self.log(
f"活動 {activity.name} 緊前活動已完成正推法計算， 開始日期按最早開始時間里面最大的," +
f"設定為{activity.est}并根據工期計算最早結束時間為{activity.eft}")
# 更新項目總持續(xù)時間為最大最早完成時間
self.duration = max([act.eft for act in self.activities])
def _calculate_backward_pass(self) -> None:
""" 計算倒推法
:return: None
"""
self.log("## 開始倒推法計算") # 輸出提示信息
# 進入 while 循環(huán)，只有當所有活動的最晚開始時間和最晚完成時間都已經計算出來時，才會退出循環(huán)
while not self._is_backward_pass_calculated():
# 遍歷每個活動
for act in reversed(self.activities):
# 如果活動的最晚開始時間已經被計算過，則跳過
if act.lft is not None:
continue
# 如果活動沒有后繼活動， 則從總持續(xù)時間開始計算最晚開始時間和最晚結束時間
if not act.successors:
act.lft = self.duration
act.lst = act.lft - act.duration + 1
self.log(f"活動 {act.name} 沒有緊后活動，按照正推工期設定最晚結束時間為{act.lft}," +
f"并根據工期計算最晚開始時間為{act.lst}")
else:
# 計算當前活動的所有后繼活動的最晚開始時間
successors_lst = self._calculate_lst(act)
# 如果當前活動的所有后繼活動的最晚開始時間都已經計算出來，則計算當前活動的最晚開始時間和最晚完成時間
if len(successors_lst) == len(act.successors):
act.lft = min(successors_lst) - 1
act.lst = act.lft - act.duration + 1
self.log(f"活動 {act.name} 緊后活動計算完成，按照倒推工期設定最晚結束時間為{act.lft}," +
f"并根據工期計算最晚開始時間為{act.lst}")
# 更新項目總持續(xù)時間為最大最晚完成時間
self.duration = max([act.lft for act in self.activities])
def _calculate_lst(self, activity: Activity) -> List[int]:
"""計算某一活動的所有最晚開始時間
:param activity: 活動對象
:return: 最晚開始時間列表
""" rst = [] # 初始化結果列表
for act in activity.successors: # 遍歷該活動的后繼活動
for act2 in self.activities: # 遍歷所有活動
if act2.id == act and act2.lst is not None: # 如果找到了該后繼活動且其最晚開始時間不為空
rst.append(act2.lst) # 將最晚開始時間加入結果列表
return rst # 返回結果列表
def _is_forward_pass_calculated(self) -> bool:
""" 判斷整個項目正推法計算已經完成
:return: 若已計算正向傳遞則返回True，否則返回False
"""
for act in self.activities: # 遍歷所有活動
if act.est is None or act.eft is None: # 如果該活動的最早開始時間或最早完成時間為空
return False # 則返回False，表示還未計算正向傳遞
return True # 如果所有活動的最早開始時間和最早完成時間都已計算，則返回True，表示已計算正向傳遞
def _is_backward_pass_calculated(self) -> bool:
""" 判斷整個項目倒推法計算已經完成
:return: 若已計算倒推法則返回True，否則返回False
""" for act in self.activities: # 遍歷所有活動
if act.lst is None or act.lft is None: # 如果該活動的最晚開始時間或最晚完成時間為空
return False # 則返回False，表示還未計算倒推法
return True # 如果所有活動的最晚開始時間和最晚完成時間都已計算，則返回True，表示已計算倒推法
def _calculate_total_floats(self) -> None:
""" 計算所有活動的總浮動時間
:return: None
"""
self.log(f"## 開始計算項目所有活動的總浮動時間")
for act in self.activities: # 遍歷所有活動
if act.est is not None and act.lst is not None: # 如果該活動的最早開始時間和最晚開始時間都已計算
act.tf = act.lst - act.est # 則計算該活動的總浮動時間
self.log(f"計算{act.name}的總浮動時間" + f"最晚開始時間{act.lst} - 最早開始時間{act.est} = {act.tf}", )
else: # 如果該活動的最早開始時間或最晚開始時間為空
act.tf = None # 則將該活動的總浮動時間設為None
def _calculate_free_floats(self) -> None:
""" 計算所有活動的自由浮動時間
:return: None
""" self.log(f"## 開始計算項目所有活動的自由浮動時間") # 輸出提示信息
for act in self.activities: # 遍歷所有活動
if act.tf == 0: # 如果該活動的總浮動時間為0
self.log(f"計算{act.name}的自由浮動時間" + f"因為{act.name}的總浮動時間為0，自由浮動時間為0") # 輸出提示信息
act.ff = 0 # 則將該活動的自由浮動時間設為0
elif act.tf > 0: # 如果該活動的總浮動時間大于0
self.log(f"計算{act.name}的自由浮動時間") # 輸出提示信息
self.log(f"- {act.name}的總浮動時間{act.tf} > 0,") # 輸出提示信息
tmp = [] # 初始化臨時列表
for act2 in self.activities: # 遍歷所有活動
if act2.id in act.successors: # 如果該活動是該活動的緊后活動
self.log(f"- {act.name}的緊后活動{act2.name}的自由浮動動時間為{act2.tf}") # 輸出提示信息
tmp.append(act2.tf) # 將該緊后活動的自由浮動時間加入臨時列表
if len(tmp) != 0: # 如果臨時列表不為空
act.ff = act.tf - max(tmp) # 則計算該活動的自由浮動時間
if act.ff < 0:
act.ff = 0
self.log(f"- 用活動自己的總浮動{act.tf}減去多個緊后活動總浮動的最大值{max(tmp)} = {act.ff}")
else: # 如果臨時列表為空
act.ff = act.tf # 則將該活動的自由浮動時間設為總浮動時間
def calculate_critical_path(self) -> List[Activity]:
""" 計算整個項目的關鍵路徑
:return: 整個項目的關鍵路徑
""" ctc_path = [] # 初始化關鍵路徑列表
for act in self.activities: # 遍歷所有活動
if act.tf == 0: # 如果該活動的總浮動時間為0
ctc_path.append(act) # 則將該活動加入關鍵路徑列表
return ctc_path # 返回關鍵路徑列表
def calculate_project_duration(self) -> int:
""" 計算整個項目的持續(xù)時間
:return: 整個項目的持續(xù)時間
""" return max(activity.eft for activity in self.activities) # 返回所有活動的最早完成時間中的最大值，即整個項目的持續(xù)時間
# 從JSON文件中讀取活動信息
with open('activities.json', 'r', encoding='utf-8') as f:
activities_data = json.load(f)
# 創(chuàng)建Project對象并添加活動
project = Project()
for activity_data in activities_data:
activity = Activity(
activity_data['id'],
activity_data['name'],
activity_data['duration'],
activity_data['predecessors']
) project.add_activity(activity)
# 計算每個活動的最早開始時間、最晚開始時間等數據
project.calculate()
# 計算關鍵路徑和項目總工期
critical_path = project.calculate_critical_path()
project_duration = project.calculate_project_duration()
# 生成項目的活動清單
with open('template.html', 'r', encoding='utf-8') as f:
template = Template(f.read())
html = template.render(
activities=project.activities,
critical_path=critical_path,
project_duration=project_duration,
log=project.logger
)
# 生成項目進度網絡圖
aon_graph = graphviz.Digraph(format='png', graph_attr={'rankdir': 'LR'})
for activity in project.activities:
aon_graph.node(str(activity.id), activity.name)
for predecessor in activity.predecessors:
aon_graph.edge(str(predecessor), str(activity.id))
timestamp = datetime.now().strftime('%Y%m%d%H%M%S')
aon_filename = f"aon_{timestamp}"
aon_graph.render(aon_filename)
# 將項目進度網絡圖插入到HTML文件中
aon_image = f'<img src="{aon_filename}.png" alt="Precedence Diagramming Method: AON">'
html = html.replace('<p>Precedence Diagramming Method: AON: <br/>[image]</p>',
'<p>緊前關系繪圖法: AON: <br/>' + aon_image + '</p>')
filename = datetime.now().strftime('%Y%m%d%H%M%S') + '.html'
with open(filename, 'w', encoding='utf-8') as f:
f.write(html)
2.活動類
程序名：activity.py
class Activity:
"""
活動類，用于表示項目中的一個活動。
Attributes: id (int): 活動的唯一標識符。
name (str): 活動的名稱。
duration (int): 活動的持續(xù)時間。
predecessors (List[int]): 活動的前置活動列表，存儲前置活動的id。
est (int): 活動的最早開始時間。
lst (int): 活動的最晚開始時間。
eft (int): 活動的最早完成時間。
lft (int): 活動的最晚完成時間。
tf (int): 活動的總浮動時間。
ff (int): 活動的自由浮動時間。
successors (List[int]): 活動的后繼活動列表，存儲后繼活動的Activity對象。
"""
def __init__(self, id: int, name: str, duration: int, predecessors: List[int]):
"""
初始化活動對象。
Args: id (int): 活動的唯一標識符。
name (str): 活動的名稱。
duration (int): 活動的持續(xù)時間。
predecessors (List[int]): 活動的前置活動列表，存儲前置活動的id。
""" self.id = id
self.name = name
self.duration = duration
self.predecessors = predecessors
self.est = None
self.lst = None
self.eft = None
self.lft = None
self.tf = None
self.ff = None
self.successors = []
def __str__(self):
return f"id: {self.id}, name: {self.name}, est: {self.est}, lst: {self.lst}, eft: {self.eft}, lft: {self.lft},"
+ f"successors: {self.successors}"
3.任務列表JSON文件
文件名：activities.json
[
{ "id": 1,
"name": "A",
"duration": 2,
"predecessors": []
},
{
"id": 9,
"name": "A2",
"duration": 3,
"predecessors": []
},
{
"id": 10,
"name": "A3",
"duration": 2,
"predecessors": []
},
{
"id": 2,
"name": "B",
"duration": 3,
"predecessors": [
1,
9
]
},
{
"id": 3,
"name": "C",
"duration": 4,
"predecessors": [
1
]
},
{
"id": 4,
"name": "D",
"duration": 2,
"predecessors": [
2,10
]
},
{
"id": 5,
"name": "E",
"duration": 3,
"predecessors": [
2
]
},
{
"id": 6,
"name": "F",
"duration": 2,
"predecessors": [
3
]
},
{
"id": 7,
"name": "G",
"duration": 3,
"predecessors": [
4,
5
]
},
{
"id": 8,
"name": "H",
"duration": 2,
"predecessors": [
6,
7
]
},
{
"id": 11,
"name": "H2",
"duration": 4,
"predecessors": [
6,
7
]
}
]
4.輸出模板文件
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>PMP關鍵路徑計算</title>
<style> table {
border-collapse: collapse;
width: 100%;
}
th, td {
border: 1px solid black;
padding: 8px;
text-align: center;
}
th {
background-color: #4CAF50;
color: white;
}
.critical {
background-color: #ffcccc;
}
</style>
</head>
<body>
<h1>活動清單</h1>
<table>
<tr>
<th>ID</th>
<th>活動名</th>
<th>持續(xù)時間</th>
<th>緊前活動</th>
<th>緊后活動</th>
<th>最早開始時間EST</th>
<th>最早結束時間EFT</th>
<th>最晚開始時間LST</th>
<th>最晚結束時間LFT</th>
<th>總浮動時間TF</th>
<th>自由浮動時間FF</th>
</tr>
{% for activity in activities %}
<tr {% if activity in critical_path %}class="critical" {% endif %}>
<td>{{ activity.id }}</td>
<td>{{ activity.name }}</td>
<td>{{ activity.duration }}</td>
<td> {% for predecessor in activity.predecessors %}
{% for act in activities %}
{% if act.id == predecessor %}
{{ act.name }}
{% endif %}
{% endfor %}
{% if not loop.last %}, {% endif %}
{% endfor %}
</td>
<td> {% for successor in activity.successors %}
{% for act in activities %}
{% if act.id == successor %}
{{ act.name }}
{% endif %}
{% endfor %}
{% if not loop.last %}, {% endif %}
{% endfor %}
</td>
<td>{{ activity.est }}</td>
<td>{{ activity.eft }}</td>
<td>{{ activity.lst }}</td>
<td>{{ activity.lft }}</td>
<td>{{ activity.tf }}</td>
<td>{{ activity.ff }}</td>
</tr>
{% endfor %}
</table>
<p>關鍵路徑是: {% for activity in critical_path %}{{ activity.name }}{% if not loop.last %} -> {% endif %}{% endfor
%}</p>
<p>項目總工期: {{ project_duration }}</p>
<p>Precedence Diagramming Method: AON: <br/>[image]</p>
<p>
<table>
<tr>
<th>執(zhí)行過程</th>
</tr>
{% for i in log %}
<tr>
<td style="text-align: left">{{i}}</td>
</tr>
{% endfor %}
</table>
</p>
</body>
</html>
到此這篇關于Python實現(xiàn)關鍵路徑和七格圖計算詳解的文章就介紹到這了,更多相關Python關鍵路徑 七格圖內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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