毕业设计-基于遗传算法的自动排课系统设计.doc

摘要随着科学技术和社会信息技术的不断提高,计算机科学的日渐成熟,其强大的功能已为人们深刻认识,它在人类社会的各个领域发挥着越来越重要的作用,给人们的生活带来了极大的便利,成为推动社会发展的首要技术动力。排课是学校教学管理中十分重要、又相当复杂的工作之一。解决好教学工作中的排课问题对整个教学计划的进行,有着十分重要的意义。首先对排课的已有算法作了相关的调查研究,决定采用遗传算法。通过设计实现基于遗传算法的自动排课系统,研究了遗传算法在排课系统中的应用。关键词:遗传算法、自动排课、Java。munityinformationtechnicalincreasescontinuously,calculatorscienceisgraduallymature,itsmightyfunctionhasbehaveddeepcognition,andithasenteredthehumansocialeachrealmeruptstoflickthemoreandmoreimportantfunction,,,,:、又相当复杂的管理工作之一,其实质就是为学校所设置的课程安排时间和地点,从而使整个教学能够有计划有秩序的进行。迄今为止,对课程表的研究工作已经进行了长达四十多年之久,取得了丰硕的成果。但是,仍然存在许多不足之处,例如规模大、约束(条件)复杂以及规律不断变化等,因此课程表问题至今仍未完全解决。课程表的编排是一个涉及多种因素的组合规划问题,它要保证在课程安排中教师、学生、教室不能产生冲突(所谓冲突,就是将需上不同课程的两个或多个班安排在了同一时间、同一教室,或为同一教师在同一时间段安排了多门课程等情况),并且要满足教师的要求和资源限制等约束条件。目前,国内的大部分学校仍然采用手工排课的方法。手工排课工作的主要手段是“摆牌”,就是在一个画有空课表的版面上将有课名的小牌摆在适当的位置上,边摆边观察,边调整,凭借经验将各门课摆在合理的位置上,最后形成一个有效的课程表。这种办法没有一定的规律,没有理论指导,更没有数据模型,具有很大的盲目性。所以,要为上千名学生和上百名教师安排出合理的课程表,往往需要花费教务处人员很多的时间,工作量大,排出的课程表不宜调整。随着中国教育体制改革的不断深入,学生人数的不断上升,课程设置不断向深度和广度发展,手工排课的缺点就越来越突出。由于计算机具有运算速度快、处理能力强等特点,很自然地就进入到这一应用领域中。用计算机进行排课能够快速地得到满足约束条件的可行结果,具有排课时间短、省人力和质量高的优点,不但能使教务人员从繁杂的排课任务中解脱出来,而且对于推动教学的发展也起到非常重要的作用。每个学期开学时,教务管理工作中的课程表安排问题,都是教务处面临的一项艰巨任务。排课问题是一个非常棘手却又亟待解决的问题,通常都是使用传统的人工手动排课方法。手工排课不仅劳动强度大,而且排课效率低,很难排出一个让人满意的课程表。时间,教师,教室,班级,课程等限制问题更是难以解决,使用计算机进行自动排课已经成为近年来的热点话题。教学管理的信息化需要计算机辅助排课,而排课理论的研究和软件技术的成熟己为我们提供了计算机自动排课的重要手段,研究一种准确、高效、实用、自动化程度高的排课系统己经成为可能。,许多学者分别在理论、启发式搜索技术应用求解、专家系统应用求解和遗传算法应用求解上作了很多研究。国外从20世纪50年代末就对排课问题展开了研究。1963年Gotlieb在他的文章中提出了排课问题的数学模型[2],它标志着排课问题的研究正式跨越了科学的殿堂。之后,人们对排课问题的算法做了许多探索,但由于排课问题是NP完全问题,并且易受实际问题边界的影响,大多数求解结果都不够理想。Ferland[3]等人和吴金荣[4]把排课问题化成整数规划来解决,但计算量很大,其仅仅适用于规模很小的课表编排,对于大规模复杂的排课情况,至今没有一个切实可行的算法;何永太[5]和胡顺仁[6]等人试图