基于免疫克隆算法的排课系统研究与设计

论文摘要

课程排程问题是学校每学期必须处理的例行工作。排课作业一直是现代高校教务信息管理中最为头疼的问题,以往皆为人工操作的方式排课,对于正在编排的课表,一再地进行检核、修正,尽可能满足各种排课的限制条件。随着高校教育事业的发展和招生规模的持续扩大,近年来高校在校学生的人数也在不断的增加,加上学校资源受限的问题,这种手工排课的方式不再合适,如何进行合理的排课就成为现代教育管理中一项关键的任务。目前教学排课问题尚无一有效的方法来达到快速满意的结果。其最大的困难在于多重条件的资源限制,如教室容量的限制、教室分配限制、开课班级同时段限制等问题,使得排课人员很难在同时兼顾多重条件限制下,难于短时间内排出满意度高的课表。简言之,排课作业是一种复杂的排程问题,亦为NP-Complete（Non-deterministic Polynomial Time,非决定论多项式时间函数,即目前所知的优化求解方法的解题所需时间均是指数函数）的问题,同时课程指派受到教师时间偏好、课程学分数、修课学生人数与教学资源等诸多因素影响,因此问题可视为在多重限制条件之下,寻优解的指派问题。自动排课问题可以归纳为：如何找出教师、学生、教学设施、规定习惯和上课时间等复杂限制条件下的最优解。本课题针对该问题,设计并实现了一种基于免疫克隆优化算法的自动排课系统。首先归纳出自动排课问题的多约束条件；其次,设计了免疫克隆优化中的克隆和选择算子来加快优化求解的速度；再次,以JSP为开发工具,在Windows操作系统平台上开发实现了该系统。最后,将系统用于实践的效果证明：该系统具有较好的适应性和实用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 目前自动化排课系统存在的问题
• 1.3 本文的主要内容
• 1.4 本文的章节安排
• 第二章 人工免疫与克隆选择算法
• 2.1 免疫学术语
• 2.2 生物免疫的机理
• 2.2.1 自体耐受
• 2.2.2 免疫应答
• 2.2.3 免疫反馈
• 2.3 生物免疫系统的作用
• 2.4 人工免疫系统
• 2.5 人工免疫克隆选择算法
• 2.6 SJP简介
• 2.7 JDBC介绍
• 2.8 本章小结
• 第三章 基于免疫克隆算法的排课系统设计
• 3.1. 需求分析
• 3.2 影响排课的因素
• 3.3 系统架构
• 3.4 子系统功能
• 3.5 排课系统子模块
• 3.6. 基于免疫克隆算法的排课算法
• 3.7 本章小结
• 第四章 基于免疫克隆算法的排课系统实现
• 4.1 系统实现架构
• 4.2 应用实例
• 4.3 系统界面
• 4.4 实证结果与分析
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 不足与展望
• 参考文献
• 致谢