基于遗传算法的计算机排课系统研究与设计

论文摘要

排课是学校教学管理中十分重要、又相当复杂的工作之一。如何更好的解决教学工作中的排课问题对整个教学计划的进行,起着十分重要的作用。随着高校教育事业的不断发展,学生人数不断增加,课程开设也不断增加,使得原有的教务管理方法远远不能适应形势的需要,而课程表编排则是解决这一问题的较好手段。因此,课程编排逐渐成为教务管理的重要内容。排课是一个多因素的优化决策问题,也是组合规划中的典型问题,同时又是一个很有研究价值的实际问题。使用手工或传统的方法来排课,不仅工作量巨大、耗时、耗资,且准确率低。使用常规方法解决这些问题,除了一些简单的情况之外,人们对于大型复杂系统的优化和自适应问题显得无能为力。经过对高校教务工作全面的调查和研究,结合高校教务管理中的实际要求,设计出一种高效的教务管理系统。具体来说,教务排课管理系统的设计,必须考虑到各高校自身的教学管理特点和特殊性。本系统采用自动排课和手工排课相结合,整个系统根据需求划分为初始化管理功能、数据管理功能、排课管理功能、课表管理功能、系统管理功能等五大功能模块。主要研究方法及成果如下:系统讨论了排课问题的影响因素、主要约束条件、求解目标和难点,给出了排课问题的数学模型。分析了排课流程,给出了排课系统的流程图。并充分利用计算机的优势,在国内外研究基础上从遗传算法的基本理论入手,使用遗传算法设计了一个基于组件结构的排课系统。系统设计成组件结构,每个组件完成一个较独立的逻辑功能,增加了系统的灵活性和可维护性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 背景和意义
• 1.3 排课问题的现状
• 1.4 排课问题的发展趋势
• 1.5 本文研究内容
• 本章小结
• 第二章 开发环境与理论基础
• 2.1 系统开发环境介绍
• 2.2 开发语言Visual Basic 6.0 基本概述和特点
• 2.3 数据库
• 2.3.1 数据库概念
• 2.3.2 数据库主要特点
• 2.3.3 Access 数据库介绍
• 2.3.4 数据表
• 2.3.5 数据库接口的实现
• 本章小结
• 第三章 排课问题分析及算法
• 3.1 排课问题概述
• 3.2 排课问题的数学描述
• 3.3 排课的约束条件
• 3.3.1 硬约束条件
• 3.3.2 软约束条件
• 3.4 排课的求解目标
• 3.5 解决NP 问题的几种算法及其比较
• 3.5.1 模拟退火算法
• 3.5.2 贪婪算法
• 3.5.3 回溯算法
• 3.5.4 遗传算法
• 3.6 遗传算法
• 3.6.1 遗传算法简介
• 3.6.2 遗传算法的简要由来
• 3.6.3 遗传算法的基本术语
• 3.6.4 编码
• 3.6.5 遗传算法的特点
• 3.7 技术难点
• 本章小结
• 第四章 需求分析与总体设计
• 4.1 系统需求分析
• 4.1.1 系统开发目的
• 4.1.2 需求的提取
• 4.1.3 需求定义与规约
• 4.1.4 界面要求
• 4.2 系统总体设计
• 4.2.1 系统总体功能结构图
• 4.2.2 初始化管理模块
• 4.2.3 数据管理模块
• 4.2.4 排课管理模块
• 4.2.5 课表维护模块
• 4.2.6 系统管理模块
• 4.3 数据库设计
• 4.3.1 数据库结构
• 4.3.2 数据库需求分析
• 4.3.3 数据库概念结构设计
• 4.3.4 数据库逻辑结构设计
• 4.3.5 数据库中表结构图
• 本章小结
• 第五章 详细设计
• 5.1 系统整体流程图
• 5.2 初始化信息录入
• 5.2.1 过程描述
• 5.2.2 初始化信息录入流程图
• 5.3 用户界面设计
• 5.4 数据初始化
• 5.4.1 设定排课学期
• 5.4.2 每周排课日
• 5.5 数据录入及修改
• 5.5.1 一级行政编制
• 5.5.2 二级行政编制
• 5.5.3 三级行政编制
• 5.5.4 建筑资源
• 5.5.5 教室资源
• 5.5.6 教师资源
• 5.5.7 教学计划
• 5.6 数据导入
• 5.7 执行任务
• 5.7.1 生成教学执行计划
• 5.7.2 编辑修改教学执行计划
• 5.8 任务书
• 5.8.1 生成任务书
• 5.8.2 修改任务书
• 5.9 排课
• 5.9.1 生成排课对象
• 5.9.2 选定可用教室
• 5.9.3 修改教室属性
• 5.9.4 设定课程属性
• 5.9.5 排课
• 5.10 课表维护
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢