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基于线性规划模型和蚁群算法的智能排课系统

作　者: 苏明杰
导　师: 陈建勋
学　校: 武汉科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 智能排课系统资源设置线性规划模型蚁群算法排课模板
分类号: TP391.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

高等学校智能排课系统具有其固有的复杂性,其本质是一个多资源约束分配问题,需要周密的思考和研究以及不断的实践过程。高校排课是教学运行管理中非常重要的环节之一,排课系统中涉及的资源包括教师、教室、课程、班级、时间段五个元素,而这些资源都是有限的,怎样准确、合理、快速无误地编排好课表已成为高校管理中一大热点和难点。本文从高校本身出发,分析了高校排课中的原则和约束条件,保证排课系统更加完善、人性化。通过设计系统逻辑模型,分析给出系统功能模块,将信息数据结合,定义课程难度值(Difficult Value)来确定课程的优先级别,保证系统的良好运行,同时,设计出系统的数据库,以及数据库中各个资源信息的关系,便于系统结构的应用和数据库信息的高效利用。本文设计了系统的体系结构和模块,通过UML统一建模语言进行数学模型建立,分析五个资源的关系进行资源设置,建立基于线性规划的数学模型,并通过空间模型进行辅助,使得模型更加形象具体。在此基础上通过变量和决策变量的选择,运用蚁群算法,进行随机搜索,根据线性规划模型中的目标函数,放置人工蚂蚁,选择n个变量成n级决策变量来计算课程的编排。同时,提出了排课模板思想,减少不必要的重复性工作,提高系统的运行速度;通过引入适应度函数,给出评判系统优良性的标准,以及处理问题的方法。实际结果表明,该模型能很好表示排课问题,排课结果表明算法是有效的。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-12
  1.1 排课系统的现状  8-9
  1.2 排课难点分析  9
  1.3 基于本校的排课要求  9-10
  1.4 本文的主要工作及结构安排  10-12
    1.4.1 本文的主要工作  10
    1.4.2 本文的结构安排  10-12
第二章排课系统的原则及约束条件  12-16
  2.1 排课的约束条件  12
  2.2 排课的原则及满足条件  12-14
    2.2.1 排课的原则  12-13
    2.2.2 排课的满足条件  13-14
  2.3 系统性能要求  14
  2.4 系统的开发环境  14-15
    2.4.1 系统数据库的选择  14
    2.4.2 系统开发环境  14-15
  2.5 本章小结  15-16
第三章系统的前期设计  16-25
  3.1 系统逻辑模型  16
  3.2 系统功能模块分析  16-17
  3.3 系统数据库分析  17-22
    3.3.1 数据库前期分析  17-19
    3.3.2 合班问题  19
    3.3.3 学期的计算  19
    3.3.4 课程难度值  19-20
    3.3.5 系统实现需要的数据库表信息及信息写入过程  20-21
    3.3.6 系统中需要注意及解决的问题  21-22
  3.4 各数据库表之间的关系  22
  3.5 自动排课系统的遍历过程  22-24
  3.6 本章小结  24-25
第四章系统模型设计及算法分析  25-44
  4.1 系统设计  25-27
    4.1.1 排课系统的体系结构  25-26
    4.1.2 排课系统模块设计  26-27
  4.2 系统的UML 基本模型设计  27-30
    4.2.1 UML 简介  27
    4.2.2 系统UML 模型设计  27-30
  4.3 系统数学模型  30-34
    4.3.1 系统数学模型  30-32
    4.3.2 数学模型设计  32-33
    4.3.3 空间模型辅助  33-34
  4.4 算法设计  34-38
    4.4.1 蚁群算法  34-35
    4.4.2 蚁群算法设计  35-36
    4.4.3 算法分析  36-38
  4.5 排课模板的思想  38-39
    4.5.1 排课中的各个因素分析  38
    4.5.2 排课模版的讨论  38-39
  4.6 死锁问题的处理  39-40
    4.6.1 时间段死锁  39-40
    4.6.2 教室死锁  40
    4.6.3 死锁的处理方法  40
  4.7 实验结果  40-43
  4.8 本章小结  43-44
第五章系统性能的评判标准  44-47
  5.1 排课系统的评判标准  44-45
  5.2 本章小结  45-47
第六章总结与展望  47-48
  6.1 总结  47
  6.2 展望  47-48
参考文献  48-51
致谢  51-52
附录A 攻读学位期间发表的论文  52-53
大摘要  53-56

基于线性规划模型和蚁群算法的智能排课系统

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