基于回溯算法的高校排课系统

0.引言
在高校教学管理中，课程的安排和管理是每个学校教务活动中非常重要的工作，每学期管理人员都要整理教学计划，根据教学计划下达教学任务书，然后根据教学任务书编排课程表，它涉及面广、限制条件多，使排课成为教务管理工作中的一个难点。

为此，人们希望用先进的管理手段完成这些繁琐的工作，从而对有限的师资力量和教学资源进行合理配置，在最短期内排出高效、科学的课表，这对正常教学秩序的维护和教学效果的提高有重要的作用。

本文正是基于此点对排课工作进行信息化构建，以达到排课系统能根据教学计划的内容以及一些限制条件自动生成课程表，充分体现自动排课的智能化，从而减轻排课的工作量、提高排课的效率和科学性,提高教学管理水平。

1.系统实现的目标
本设计要符合学校的实际情况，也就是教师和教室资源相对比较紧张的特点，为避免各种冲突，先设定教师不能上课的时间段，并把各系或各授课部门的课程申请汇总，然后根据录入的教学计划和开课任务书来实现自动排课，排课结果可以进行微调。

排课后生成课表以便进行各种课表的查询，能够将教师、教室、班级的上课情况等相关数据进行输出。

并且系统应具有方便灵活的修改、串课等调整功能。

自动排课系统的设计要符合学院实际的情况：教师和教室资源相对比较紧张的特点，应该能够避免各种冲突。

系统能够把各系或各授课部门的课程申请汇总，然后根据录入的教学计划和开课任务书实现自动排课制定课表，排课结果可以进行微调。

排课后能生成课表以便进行各种课表的查询，能够将教师、教室、班级的上课情况大量地输出。

并且系统应具有方便灵活的课表修改、调课等功能。

为了使课表的编排准确、合理、快速、高效，充分利用学校资源，本系统要完成的主要功能如下：
能够对教师、教室、班级信息进行一些基本的操作。

能够进行教学任务的录入，指定每个课程上课周次大概区间。

能够在自动排课之前进行手动的提前安排，比如实验、体育等，还可以进行一些老师特殊要求上课时段的课程提前安排。

能根据教学任务自动进行排课，避免各种冲突。

①教室不冲突：同一教室同一时段不能安排两门课程；人数不能超过教室的最大容量。

②学生不冲突：同一班级学生不能在同一时段上两门或两门以上课程。

③课程不冲突：同一班级统一课程不能在同一时段在不同地点上课。

④教师不冲突：同一教师不能在同一时段在不同地点上课。

能够对已经安排的课程进行细微的调整，在班级和教师都允许的情况下改变上课时段和教室。

能够查询每个教师、教室、班级的课表，并且将课表输出。

系统还能够统计三者的上课情况并大量地输出三者的上课情况的表格。

2.系统设计
2.1总体模块设计通过对自动排课管理系统的功能分析，可以大致定义出系统主要功能模块包括以下几个：
基本信息模块：包含教师信息模块、教室信息模块、班级信息模块三个子模块。

任务处理模块：这个主模块是系统中最为重要的模块，包含教学任务录入模块、自动排课模块、手动排课模块三个子模块。

结果处理模块：包含课程调整模块、课表查询模块、课表输出模块三个子模块。

数据操作模块：包含重新安排模块和数据初始模块。

2.2数据库设计在本系统的数据库设计当中，一共涉及到五个数据库实体：教师，教室，班级，教学任务，排课结果。

根据上述数据库实体及各个实体之间的关系，设计的E-R图如图1所示：
图1数据库实体E-R图
2.3算法设计
2.3.1回溯算法回溯算法也叫试探法,它是一种系统地搜索问题的解的方法,可以被认为是一个有过剪枝的DFS(深度优先搜索)过程。

它按优先条件向前搜索,以达到目标,但当搜索到某一步时,发现原先的选择并不优或达不到目标,就退回一步重新选择。

而满足回溯条件的某个状态点称之为回溯点。

具体到计算机智能排课系统中,选优条件即为排课数学模型中的约束条件群(需求集中的元素特征与资源集中的元素特征相互作用形成的数学关系)。

若不满足约束条件群,该选择即为不优或达不到目标。

当遍历该步骤的所有可能仍未满足约束条件群,则该状态满足了回溯条件,该状态点即为回溯点。

2.3.2回溯算法的应用在本系统中，自动排课使用的算法是简单的回溯算法，能够在一门课程安排不下的情况下返回上一个安排了的课程，让上一门课程重新安排后再重新安排这门课。

具体的算法设计如下：
⑴将所有符合学年学期和年级的课程按照一定的顺序排列得到课程集合K。

⑵按顺序选择一门课程Ki，并得到这个课程的相关信息，如教师ID、班级名称、学时、开始周次、截至周次，就算每周上的课次。

⑶按照一周的时段顺序选一时段Sj。

⑷判断时段Sj是否和教师的时段冲突，如果冲突则跳回⑶，如果不冲突则跳转到⑸。

（下转第588页）
基于回溯算法的高校排课系统
宋晓飞王鹏贺敏佳
（燕山大学里仁学院教务部河北秦皇岛066004）
【摘要】应用回溯算法设计自动排课系统，能简化程序的复杂度和减少生成最佳课表的时间，解决排课系统中的资源冲突、课表优化问题。

有助教务人员管理排课相关的各种信息，进行自动排课，从而减轻排课的工作量、提高排课的效率和科学性,提高教学管理水平。

【关键词】自动排课系统；回溯算法；数据库；约束条件；
冲突
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（上接第565页）⑸判断时段Sj 是否和所有的班级时段冲突，如果冲突则跳回⑶，如果不冲突则跳转到⑹。

⑹将所有符合课程Ki 要求的教室按照一定的顺序排列得到教室集合J 。

⑺按顺序选择一个教室Jn 。

⑻判断时段Sj 与教室Jn 是否冲突，如果冲突则跳转道⑿，如果不冲突则跳转到⑼。

⑼将时段Sj 与教室Jn 分别保存到数组A()和B()。

⑽判断本课程是否安排到了一周的最后一节课，如果不是则跳转到⑵，否则跳转到⑾。

⑾将数组A()和B()一一对应时段和教室更新到排课结果信息表中，更新教师、教室、班级的上课时段。

⑿判断教室Jn 是否是教室集合J 中的最后一个教室，如果是则跳转到⒀，否则跳回⑺。

⒀选择是否进行课程Ki 回溯处理，选择是跳转到⒁，选择否跳转到⒂。

⒁删除上一门安排了的课程的排课结果信息表，并把相关的教师、教室、班级的上课时段进行修改。

选择上一门课程，跳转到⑵。

⒂将这门课程暂时放一边，等待以后手动安排，修改这门课程的教学任务信息表中的排课标志，选择下一门课程，跳转到⑵。

在排课的过程中，课程安排的优先是按照上课的班级多少来排列的，上课班级多的课程先安排，这样很大程度上避免了班级之间上课
时段的冲突，上课人数相同的课程再按照教师的优先级别来安排。

比如某些教师的可以上课的时段比较少，那么他的优先级就应该比较高，这样能减少教师的时间冲突。

3.结论
本文详细论述了自动排课系统的开发过程，以及回溯算法在系统中的应用。

该系统基本实现了教务管理人员对自动排课要求，能够将教学任务里的课程要求安排。

【参考文献】
［1］陈建平，李坚，令锋，崔振兵，黄春艳．高校自动排课系统核心算法的设计与实现．肇庆学院学报，2007；28（2）：34－37．
［2］姚茂群，陈麟，张佳．计算机排课系统的设计与实现．福建电脑，2005；7：P118－
124．
［3］李娟，卢荣华，徐远纯．高校智能排课系统．福建电脑，2006；4：149－150．
［4］赵晓庆，熊璋，方义．高校智能排课系统的设计与实现．计算机与现代化，2004；l1．102－105．
作者简介：宋晓飞（1982—），燕山大学信息科学与工程学院在读硕士研究生，2004年7月毕业于燕山大学计算机科学与技术专业，获工学学士学位，主要研究方向为编码理论、信息安全、软件工程。

［责任编辑：张新雷］
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（上接第542页）能力不是一件容易的事，而是需要有一个循序渐进、螺旋上升的一个漫长而细致工程。

需要经过培养汉语阅读兴趣、掌握汉语阅读技巧、养成汉语阅读习惯等过程，同时要与大力加强“听、说、写”能力的培养。

在这过程中，教师应是学生的帮促者、管理引导者、阅读心理辅导者、交流伙伴与评价者。

【参考文献】
［1］《大学汉语阅读》,北京文化大学,北京,2007年9月.
［2］《汉语教学教法》,新疆教育出版社,乌鲁木齐,2001年7月.［3］《大学英语阅读》,人民教育出版社,北京,2000.
作者简介：博潘·呼马尔别克，哈萨克族，女，系伊犁师范学院基础部语言教研室汉语教师，毕业于新疆大学中语系，主要从事大学预科汉语阅读教学与研究工作。

［责任编辑：翟成梁］
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在护理教学中，通过教师自身素质美激发护生学习的兴趣。

教师的行为是学生模仿的直接对象，教师良好的素质修养对学生能起到潜移默化的教育效果。

笔者注重自身的素质美：（1）仪表美。

每次上课做到仪表端庄，行为规范，举止得当，教态自如，示教护理操作时步履轻盈，敏捷，让护生联想到白衣天使。

（2）知识美。

教学中做到专业知识扎实，课堂组织严密，教学设计新颖，渗透人文知识。

如在示教静脉输液时，对病人需求的关照，一针见血穿刺成功给学生一种赏心悦目的职业美感。

（3）品德美。

笔者自身热爱专业，严以律己，尊重学生，在教给护生专业知识的同时，也给护生美的感受和美的欣赏。

2.2.2实施德育的其他手段。

开展主题教育活动，围绕主题，组织班会、团队活动、故事会、文娱活动等使护生在文化生活气氛中受到教育和感染。

组织学雷锋活动、校内外劳动，使护生从中逐步实现道德自我完善与知行统一。

开展榜样教育，创建“文明班级”、“文明宿舍”、“文明学生”的评比活动，促进护生自主、自立能力的提高，发展护生的道德评价、道德思维能力。

2.3因材施教，开展成才素质教育
俗话说：“教学有法，教无定法，贵在得法”。

[2]笔者坚持以教材和学生为出发点，以既传授知识又培养能力为目标，以发挥学生主体作用为手段，教师主导作用贯彻始终的教学原则。

[3]针对护生的专业特点及个别因素，经常开设小组教学，个别教学，角色扮演等教学活动，运用现代化教学手段，力求促进教学质量的提高。

新世纪是一个竞争的时代，既是科技的竞争，又是人才的竞争。

引导护生认识当今社会是一个优胜劣汰的市场，使他们进一步强化学习
目的，增进学习动力，树立良好的学风。

针对中专生就业难的客观现实，引导护生正确认识自己的能力，激发他们奋发向上，在校期间参加英语、计算机的培训及其他学习兴趣班，从而提高护生自身的文化素质，促进其具有“一专多能”，为今后就业打好基础。

针对当前双向选择就业竞争激烈的问题，对高年级护生开展“就业与创业”的教育，使护生确立起按社会主义发展需要来选择适合发挥自己能力的岗位思想，进行双向选择定位，培养敬业奉献精神。

实践证明，护生的德育工作唱老调，走老路是不行的。

只有顺应形势，锐意改革，才能收到预期效果。

笔者对护生采取上述的德育措施，取得较好效果：所带护理班级连年被本校评为“文明班级”、“先进团支部”；部分护生被评选为学校学生会干部；本校老师对护生的评价好，表扬护生的综合素质高；护生的艰苦朴素、吃苦耐劳的精神受到实习单位领导和老师的表扬、肯定；护生毕业就业率高，受到用人单位的一致好评。

【参考文献】
［1］梁琼芳主编，邓小平教育思想与广东教育改革，第一版，广东人民出版社，
1998，12：341.
［2］王道俊.王汉澜主编，教育学，第二版，人民教育出社，1999，3：244.
［3］王道俊.王汉澜主编，教育学，第二版，人民教育出社，1999，3：230-231.
作者简介：郭雪媚，广东省潮州卫生学校护理讲师。

［责任编辑：田瑞鑫］
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