高校智能排课系统的设计与实现

摘要
当其它各种与排课系统相类似的软件在市场上流行之后，排课算法在校园中被试探性的提出，致使排课系统逐步发展起来。教学时间安排问题上的解决，各种教学资源被正确和有效利用。例如：老师，教室等。为了避免时间和地点安排冲突及时间安排的均匀性，各种不同的优先级被安排到各种排课操作中，这样带来了时间安排上的优先级冲突，但增加了排课成功的可能性。为了避免教师资源使用不均匀，认识到了平均安排的重要性。这算法对于我们来说仅仅是一个尝试，在以后的证明之中可能存在许多不足和错误之处。
关键字：冲突检测，人性化，手动，自动。(所有权: 爱毕业设计网 www.2bysj.cn)
Intelligent  array  course  system

Class one undergraduate course science and technology grade 07 the department of computer  yuhanchen  direction teacher: laibinqi  (professor)

Abstract: Abstract In this paper, an algorithm for arranging schedule on the campus is tentatively proposed after consulting these popular software of the same type in the market, and it has been tried to developed .The problem of arranging schedule is largely to solve the proper and effective usage of various teaching resources, such as classrooms, teachers and so on, to avoid the conflict on the time or the place of the schedule, and to make the time produced on the average. In the design of the algorithm, different priorities are assigned to the operation of the arranging schedule, make it complished priority by priority, and thus bring down the probability of the conflict of the time arranging effectively, increase the probability of the successive arranging. Moreover, in order to make sure the teaching resources won’t be used too intensively, and realize the average usage, the system designs the arranging levels for the teacher and the classroom. The proposal of the algorithm is just an attempt, so there are lots of defects, which are to be improved in future.
Key words:  conflict inspect, making human nature, automatism,manual.

高校智能排课系统概述

排课问题一直是高校教务管理中的重点和难点，随着高校规模的扩大，这种问题愈发明显。设计和制作出高效的排课系统开发软件，就能解决高校的排课问题。
高校智能排课系统采用了多种不同的排课思想，其中该排课算法的思想，基于c／s的开放式结构，算法极大的提高了课表的生成效率，以此为基础，我对该领域进行归纳，并梳理其理论逻辑，期望本文能为人们进一步寻求这一课题的研究提供一些有益的视角。排课调课是高校教务管理的一项日常工作，因其费时费力，手工完成多易出错，所以利用计算机进行自动排课的想法自然而生。(所有权: 爱毕业设计网 www.2bysj.cn)

计算机排课问题的难点归结为多约束条件与解的不确定性。众所周知，排课时要受到时间、空间等各种条件的限制；在一定条件下，某一课程可排在课表的位置又不是唯一的。综合诸多因素，如何才能排出理想的课表?解决课表的无冲突性、合理性是排课问题的关键。教务工作者有长期实践的经验，有一套技巧与方法。模拟人工排课方法于计算机排课系统是一主要方法。
现有的排课系统，一般存在两个问题不能适应当前需求：其一是只能针对固
定教室，其二是不能扩充约束条件，并且从信息有效到输出结果的等待时间长。该高校智能排课系统使用改进的算法处理排课冲突的问题。它由以下几个主要的过程组成：
1)   系统数据初始化，形成本期教学信息二维数据库；(包括数据属性、条件属性及信息编码等)。
2)   课程定位，按照预排算法，形成无任何决策信息的课表样本视图。   
3)   按构建规则对课表样本库进行课表混排。
4)   通过算法定位课表混排库中出现的冲突。
5)   按优先处理冲突计数值最高元素的原则消除冲突。
6)   系统综合检测原始信息和约束条件，输出结果。
    用这种算法处理冲突，比常规的递归排序方法有更高的效率。
排课涉及的对象主要有5个：班级、课程、教师、教室、时间，排课最终结果是要按教学任务给出这5个对象的合理匹配需求矩阵法,分3个阶段完成此匹配过程，第1个阶段进行教室和班级间的匹配，第2个阶段进行班级上课时间和教师间的匹配，第3个阶段在前2个阶段的基础上考虑课程对象。在这3个阶段中教学任务都起到了至关重要的作用
     这种排课方法从一开始就把握全局，好象网页中的图片一开始就全部出现，然后逐步清晰．而手工排课是从局部逐步推进到全局，但每一局部的时间安排都是一步到位。需求矩阵法与人工排课(许多排课软件就是模仿人工排课的思路)实际上是从两个不同角度来解决这个问题的(所有权: 爱毕业设计网 www.2bysj.cn)

在查阅了一些关于排课设计的资料以及试用了几种排课软件之后，我们认为在排课系统的需求及排课设计中需要做到以下几个方面：
（1）动预排课功能。由于存在公共基础课以及公选课，而这些课程的设置完全有教务处制定，因此这些课程应该预先设置。
（2）根据输入的基本信息，进行自动排课，生成课表。在自动排课完成后，将排课异常信息给予反馈。
（3）手动调节功能。完全依赖自动排课排出的课表不能完全符合客观需求，同时我们在算法及优先级确定的精确度方面的水平也有限，因此，应该增加手动调节功能，以进一步确保合理性。
（4）冲突检测方法。主要是针对手动预排课和手动调节功能可能出现的冲突情况，完善手动排课。
（5）系统友好性。排课系统与使用者应具有交互性，可以增加排课向导提示用户的使用。

由于排课算法以及冲突检测在细节上有很多限制，在设计之前我们做了详细的讨论和分析，得到排课系统有以下细节需求：
（1）“公共基础课和公选课优先固定”，由于这两种课一般由教务处制订课程计划，因此应该在自动排课之前将它们优先固定。
（2）“一师多课”冲突情况，即一位教师在同一时间内排了一门以上的课。
（3）“一室多课”冲突情况，即一个教室在同一时间内排了一门以上的课。
（4）“一班多课”冲突情况，即一个班级在同一时间内排了一门以上的课。
（5）“教室容量匹配”情况，即上课班级人数应该与所在教室的人数匹配。
（6）“合班和分班课程”情况，即在排课时要考虑像英语这样的分班课和政治这样的合班课如何排课。
（7）课程单双周”情况，即某些总课时较少的课程，可以考虑在单周或双周排课。
（8）同一课程间隔”尽量让同一课程在一周内课时内的排课分布均匀。
（9）课程优先级”尽量让学分值高的，重要的课程排在黄金时间，课程优先级高的排在其他时间。
（10）课程扩充”如果正常情况下无法满足课程的需要，就要在晚上或者周六日进行课时的扩充。
（11） 课程与教室匹配”情况，课程要求的条件必须与教室设备条件相匹配，是否需要多媒体授课等。(所有权: 爱毕业设计网 www.2bysj.cn)












目录
摘要………………………………………………………………………………………….-1-
文献综述…………………………………………………………………………………….-3-
第一章 绪论………………………………………………………………………………..-6-

1.1 高校智能排课系统概述………………………………………………………….-6-
1.2 问题描述………………………………………………………………………….-6-
1.2.1 考查课表的约束条件…………………………………………………...-6-
1.2.2 适应度…………………………………………………………………..-7-
1.2.3 问题的解决方案：建立数据集………………………………………..-7-
1.3 排课问题的形式化描述…………………………………………………………-7-
1.4 任务分层分次思想及算法分析…………………………………………………-7-
1.5 设计方案…………………………………………………………………………-8-
1.6 基于优先级自动排课算法分析…………………………………………………-9-
1.7 当课程选择不优是的处理算法…………………………………………………-9-
1.8 智能排课算法的发展方向……………………………………………………....-11-
第二章 系统设计…………………………………………………………………………..-11-
2.1系统总体设计概述………………………………………………………………...-11-
  2.1.1功能需求分析……………………………………………………………...-11-
  2.1.2系统逻辑模型……………………………………………………………..-11-
 2.2排课细节…………………………………………………………………………..-12-
 2.3概要设计…………………………………………………………………………..-13-
 2.4详细设计与实现…………………………………………………………………..-14-
第三章 问题与展望………………………………………………………………………..-18-
3.1 成功与特色……………………………………………………………………….-18-
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3.2 问题与展望……………………………………………………………………….-18-
致谢…………………………………………………………………………………………-19-
参考文献……………………………………………………………………………………-19-