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基于遗传算法的高校排课系统设计与分析

作　者: 徐艳斌
导　师: 李振坤
学　校: 广东工业大学
专　业: 软件工程
关键词: 遗传算法排课教师编码冲突
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 903次
引　用: 17次
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内容摘要

排课是学校教学管理中十分重要且又相当复杂的管理工作之一，随着高校教育事业的发展，学生人数的不断增加，在教室资源有限的前提下课程编排显得更加繁重，同时课程的编排也更成为教学管理工作的关键，在一定程度和深度上影响着学生培养与教学质量的提高。由于本人在广东海洋大学教务处负责排课工作，在这几年的工作当中我深知排课的复杂性，要想在短期内排出一张令所有教师和班级都满意的课表难度很大，为了能最大的提高排课的效率本人对于排课算法提出了一些改进。排课问题是一个有约束的、多目标的、难解的组合优化问题，采用具有智能性和并行性的遗传算法，来对排课问题进行求解，是所有求解该问题方法中较明智的选择。本文旨在相关遗传算法和多目标优化理论的基础之上，提出一个课表方案的随机生成和优化算法，能够较大程度地反映实际排课情况和尽量达到多个目标最优。本论文的主要工作有：1．详细说明排课问题中的要素和常用的约束条件，分析排课问题的求解难点和目标，提出本文求解排课问题方案的总体思路和技术路线。2．以PowerBuilder语言为工具，制定排课系统的主要数据库结构和主要字段(教师编码)的数据编码结构，并采用优化编码结构组合的方法减少排课冲突，降低算法的复杂度。3．对排课问题的关键参数进行量化分析，针对排课问题的染色体编码完成各个遗传算子的设计和开发任务，最后集成排课的整体优化算法，完成排课软件关键模块的系统设计。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
CONTENTS  10-13
第一章绪论  13-19
  1.1 课题背景  13
  1.2 研究意义及方法  13-14
  1.3 国内外排课问题的研究现状  14-16
  1.4 研究内容及主要特色  16-17
    1.4.1 本文的研究内容  16-17
    1.4.2 本文主要特色  17
  1.5 本文组织  17-19
第二章遗传算法实现技术概述  19-29
  2.1 遗传算法的形成  19-20
  2.2 遗传算法的应用  20-24
    2.2.1 应用特点  20-21
    2.2.2 应用关键  21-24
  2.3 遗传算法设计的主要步骤  24-25
  2.4 面向对象技术在排课系统中的应用  25-28
    2.4.1 排课系统的实体关系图(ERD)  26-27
    2.4.2 排课系统的OOA  27-28
  2.5 本章小结  28-29
第三章基于遗传算法的排课系统需求分析  29-40
  3.1 业务需求分析  29-33
    3.1.1 要体现教育思想  29-31
    3.1.2 要以教师为本  31-32
    3.1.3 业务流程图  32-33
  3.2 数据需求分析  33-36
    3.2.1 时间问题  33-34
    3.2.2 班级问题  34
    3.2.3 教师和课程问题  34-35
    3.2.4 教学区域和教室的问题  35
    3.2.5 数据流程图  35-36
  3.3 数据表分析  36-37
  3.4 功能需求分析  37-38
  3.5 排课过程的约束条件  38-39
  3.6 本章小结  39-40
第四章自动排课系统的设计  40-64
  4.1 开发工具  40
  4.2 数据库设计  40-46
    4.2.1 概念模型设计  41
    4.2.2 逻辑模型设计  41-46
  4.3 遗传算法的设计  46-57
    4.3.1 总体设计思想  46-49
    4.3.2 构造基因编码和染色体  49-51
    4.3.3 产生初始种群  51-52
    4.3.4 冲突的检测与消除  52-53
    4.3.5 构造课表适应度函数  53-55
    4.3.6 设计遗传算子  55-56
    4.3.7 设置控制参数  56-57
  4.4 功能模块设计  57-63
    4.4.1 形成开课任务模块  58
    4.4.2 院系安排任务反馈模块  58-59
    4.4.3 自动排课模块  59-61
    4.4.4 调整模块  61
    4.4.5 冲突检查模块  61-63
    4.4.6 课表输出及打印模块  63
  4.5 本章小结  63-64
第五章排课系统操作流程及界面设计  64-77
  5.1 排课系统的主界面  64-67
    5.1.1 设置学年学期  64-65
    5.1.2 设置排课参数  65
    5.1.3 教学楼、教室信息维护  65-66
    5.1.4 时间模式维护  66-67
  5.2 院系安排教学任务模块  67-68
  5.3 自动排课模块  68-69
  5.4 调整模块  69-74
    5.4.1 排课课程调整_课程  69-72
    5.4.2 排课课程调整_班级  72-73
    5.4.3 排课课程调整_教室  73-74
    5.4.4 排课课程调整_教师  74
  5.5 冲突检查模块  74-75
  5.6 课表输出及打印模块  75-76
    5.6.1 教室课表  75
    5.6.2 班级课表  75-76
    5.6.3 教师课表  76
  5.7 本章小结  76-77
结论  77-79
  1.总结  77
  2.展望  77-79
参考文献  79-84
致谢  84

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