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遗传算法在高校排课系统中的应用

作　者: 魏丽丽
导　师: 吴建华
学　校: 东北大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 遗传算法排课教师编码冲突
分类号: TP18
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 45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并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就显得更加繁重,同时课程的编排也更成为教学管理工作的关键之处,在一定程度和深度上影响着学生的培养与教学质量的提高。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比较聪明的举措。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与优化算法,能够较大程度地突出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.本文首先分析了课表问题中的各种因素,以及人工排课的模拟过程,讨论了课表问题是一个具有不确定性、NP完全的组合优化问题；同时,为了能够有效地解决课表问题,分析了遗传算法的产生和发展,并对遗传算法在多个方面的改进进行了应用,这些改进能很好地避免遗传算法出现未成熟收敛等一系列问题；另外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,并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。2.对自动排课系统进行业务需求分析、数据分析以及功能需求分析,并提出了排课过程的约束条件。再利用Delphi7.0语言,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,并对改进的遗传算法进行编程；3.对使用改进的遗传算法所设计的排课系统进行测试,结果表明系统有效地解决了冲突,并合理安排特殊课程,使排课的有效性得到了提高。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-20
  1.1 排课问题的概述  10-11
  1.2 人工排课  11-15
  1.3 国内外解决计算机排课问题的发展过程及现状  15-18
  1.4 本文研究的主要内容  18-20
第2章遗传算法的实现技术及改进  20-34
  2.1 遗传算法概述  20-23
  2.2 遗传算法的基本过程  23-28
  2.3 遗传算法的特点及优势  28
  2.4 遗传算法的缺陷及改进  28-34
第3章自动排课系统需求分析  34-44
  3.1 排课业务分析  34-37
  3.2 排课数据分析  37-39
  3.3 功能模块分析  39-40
  3.4 约束条件  40-44
第4章自动排课系统的设计  44-68
  4.1 开发工具  44
  4.2 数据库设计  44-49
    4.2.1 概念模型设计  44-45
    4.2.2 逻辑模型设计  45-49
  4.3 基于遗传算法的排课算法设计  49-61
    4.3.1 总体设计  49-53
    4.3.2 基因编码和染色体的构造  53-55
    4.3.3 初始种群的产生  55
    4.3.4 检测与消除冲突  55-56
    4.3.5 课表适应度函数的构造  56-59
    4.3.6 遗传算子的设计  59-60
    4.3.7 控制参数的设置  60-61
  4.4 功能模块设计  61-68
第5章排课系统功能模块的实现  68-82
  5.1 排课数据准备  68-72
  5.2 综合条件排课  72-73
  5.3 排课后冲突检测  73-76
  5.4 查询  76-79
  5.5 报表  79-82
第6章测试结果的分析  82-88
  6.1 与人工编排的课程表的比较  82-83
  6.2 遗传算法与其他的编排课程表算法的比较  83-85
  6.3 本系统的特点  85-88
结论  88-90
参考文献  90-94
致谢  94-96
攻读学位期间发表的论著  96

遗传算法在高校排课系统中的应用

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