基于仿生算法的高校智能排课系统研究

论文摘要

随着国家对高等教育事业的加大投入,高校学生数也水涨船高,这就需要高校教务部门制定一套合理有效的教学计划,而在教学安排过程中最重要也最复杂的就是对学生课程表的安排。数十个不同的专业,有限的教室,固定的教学时间,单纯的人工排课已经很难做到最周全合理的安排。因此利用先进的计算机技术来处理已成为当务之急。排课问题的求解目标众多,而且教室、时间都对问题的求解有着硬性的约束,并且已经在之前的各项工作实践中被证明为一个NP完全问题。对排课过程进行详细的了解和细致的分析,确定排课过程中的参与因素一个各因素本身的特点和各因素之间的联系,明确各约束条件对一个课表优劣的影响程度,进行数字化表述。通过对各种排课算法进行研究,根据实际需求,最终提出了一个比较符合实际情况的结合遗传算法和蚁群算法的排课问题求解算法。具体进行了以下几个方面的工作:1、对影响课表优劣的因素进行综合归纳,对各影响因素进行详细量化,确定排课问题的求解目标,对排课问题用数学模型进行详细完整的描述。2、利用蚁群算法构造初始种群,找到初始可行解空间。利用遗传算法的基本方法和原理,对初始解空间进行选择、交叉、变异操作,寻求问题的较优解。3、通过一个具体实例分析了算法中的各个参数的设置对排课效率以及排课质量的影响,分析显示遗传算法和蚁群算法的结合应用使所得结果令人满意,能显著提高工作人员的排课效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 课题研究的目的和意义
• 1.3.1 课题研究的目的
• 1.3.2 课题研究的意义
• 1.4 论文研究的主要内容
• 2 排课问题分析
• 2.1 排课问题描述
• 2.1.1 什么是高校排课问题
• 2.1.2 课表制定的原则
• 2.2 系统需求分析
• 2.2.1 排课问题所涉及的因素
• 2.2.2 排课过程中所要遵循的约束条件
• 2.3 建立排课问题数学模型
• 2.3.1 排课过程中所涉及的实体集合
• 2.3.2 排课问题的数学描述
• 2.3.3 排课问题的数学目标函数定义
• 2.4 本章小结
• 3 基于遗传算法的高校智能排课信息系统设计
• 3.1 系统功能模块设计
• 3.2 数据库系统设计
• 3.2.1 数据库概念模型
• 3.2.2 数据库系统基本表结构
• 3.3 运算过程优化
• 3.3.1 分类规划思想
• 3.3.2 分层规划思想
• 3.4 排课问题的仿生算法设计
• 3.4.1 用遗传算法进行编码
• 3.4.2 用蚁群算法构造可行初始种群
• 3.4.3 构造课表的适应度函数
• 3.4.4 选择操作
• 3.4.5 交叉操作
• 3.4.6 变异操作
• 3.4.7 冲突检测与消除
• 3.5 实验结果与参数分析
• 3.5.1 获取实验数据
• 3.5.2 算法参数设置
• 3.5.3 算法效果评估
• 3.6 案例分析
• 3.7 本章小结
• 4 总结与展望
• 4.1 主要结论
• 4.2 未来研究方向
• 致谢
• 参考文献
• 附录： 硕士研究生学习阶段发表论文
• 附录： 教室信息
• 附录： 课程信息