通用排课系统的设计与实现
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一
。
室 数 量 里 调 度 课 程 的多 因 素 问 题 ， 影 响 规 模 大 、 及 因 素 多 。 其 涉 是 一 项 相 当 复 杂 的工 作 传 统 的人 工 排 课 需 要 花 费很 大 的 工作 量 ， 且 容 易 出现 安 排 冲 突 等 错误 。 并
课程 Ｉ ｝ Ｄ 教师 Ｉ 班级 Ｉ Ｄｌ Ｄ Ｉ教室 Ｉ ｝ 时 间 Ｄ
期 。 一 种 模 拟 自然 选 择 和 自然遗 传 机 制 的 随 机 优 化 算 法 ， 主 是 其 要 特 点 是群 体 搜 索策 略和 群 体 中个 体 之 间 的信 息 交 换 ．搜 索不
依 赖 于梯 度信 息 ． 接 对 结 构 对象 进 行 操 作 ． 存 在 求 导 和 函数 件 ： 直 不 连 续 性 的 限 定 。 它尤 其 适 用 于 处 理 传 统 搜 索 方 法 难 于 解决 的 复 １ 一 个 班 级 一 周 内 每 天 的课 程 安排 应 均 衡 ： ： 杂 问题 和非 线 性 问 题 ． 广 泛 应 用 于 组 合 优 化 、 器 学 习 、 号 可 机 信 ２ 一 门 课 程 一 周 内课 时安 排 应 合 理 ； ： 处理 、 自适 应 控 制 和 人 工 生 命 等领 域 。 ２２基 本 遗 传 算 法 ． 遗 传 算 法 的 遗 传 操 作 包 括 以 下 三个 基 本 遗 传 算 子 ： 择 ｆ ． 选 ｓ ｅ
１０ ３
福
建 电
脑
２１ ０ ０年 第 ６期
通用 排课 系统 的设计 与实现
蒲 静 ，陈华 月 ，傅 饶
（西 华 师 范 大 学 计 算机 学 院 四 川 南 充 ６ ７ ０ ３ ０ ２）
【 要】 摘 ：排课 问题是 学校 的重要工作之 ， 课表 的编排是一 个有 约束 的、 目标组合优化 问题 。遗传算法借鉴 生物界 自 多 然 选 择 和 自然 遗 传 机 制 ， 用 于 处 理 传 统 搜 索 方 法 难 以解 决 的 复 杂 问题 ， 算 法 能 比较 有 效 地 解 决 排 课 问题 。 适 该 【 关键 词】 ：排课 系统； 遗传算 法； 适应度函数
３： 个 班 级 同 一 课 程 应尽 量安 排 同一 教 室 ； 一
４： 个 教 师 统 一 课 程应 尽 量 安 排 同一 教 室 ； 一 ５ 一 个 班 级 上课 地 点 尽量 集 中 ； ：
除 了 以 上 列 举 的 外 ． 可 根 据 实 际 情 况 的 需 求 。 理 添 加 约 还 合 １ｃ ｏ 、 ｅｆ ｎ）交叉（ｍ ｓｖｒ ｉ ｃ ｓｏｅ） 和变异（ ｕａ ｏ ｏ ｍ ｔｉｎ 基本遗传算￣（ｉｐｅ ｔ Ｓｍ ｌ Ｃ ｎｔ ｌｏｉ ｍ 。ｏ ） 选 择 百度文库 三个 基 本 遗 传 算 子 ， 过 对 自 束 条 件 ， ｅ ｃＡｇｒｈ ｓｓ Ａ 只 ｅ ｉ ｔ 通 然 界 进 化 过 程 中 自然 选 择 、 叉 、 异 机 理 的 模 仿 ， 完 成 对 最 交 变 来 优 解 的 搜 索 过 程 。Ｓ Ａ结 构 简 单 ， 于理 解 ， 其 它 遗 传 算 法 的 Ｇ 易 是
针 对 排 课 工 作 的 特 点 ．本 文提 出一 种 基 于遗 传 算 法 的 排课 方 法 。 传 算 法 借 鉴 于 生 物 界 进 化 思 想 和 遗 传 机 制 ． 其超 群 的 遗 以 并 行搜 索 能 力 。 以及 在 解 决 优 化 问 题 中 表 现 出来 的 高 度 鲁 棒 性 ， 己 经 被 广泛 应 用 于各 个 领 域 。 过 测 试 验 证 ． 传 算 法 可 以有 效 经 遗 的 解 决 排 课 问题 ２ 遗 传 算 法 ． 排课系统的核心是算法 ． 文所用的算法为基本遗传算法 ． 本 根 据 系 统 的 具体 情 况 ． 算 法 的 实 际使 用 做 了适 当的 修 改 。 对 ２１遗 传 算 法 基 本 思 想 ．
１ 引言 遗 传 算 法 首 先要 对 实 际 问题 进 行 编 码 ， 字符 串 表 达 问题 ， 用 随着 高 校 的持 续 扩 招 。 培 养 出更 多 高 等 人 才 的 同时 ， 校 这 种 字 符 串相 当 于 遗 传 学 中 的 染 色 体 。一 门课 程 的 结 构 如 下 ： 在 高 的 各 种 教 学 资 源 也 面 临越 来 越 大 的使 用 压 力 ．教 室就 是 其 中之 ｛ 程 Ｉ 教 师 Ｉ 班 级 Ｉ 教 室 Ｉ 时 间 ｝以 这 样 数 据 结 构 记 课 Ｄ， Ｄ， Ｄ， Ｄ， ， 教 室 是 承担 教 学 活 动 的主 要 场 所 ． 日益 增 加 的班 级 和课 程 录 的一 门课 程 称 为 １个 记 录 ， 称 之 为 ” 色体 ”染 色 体 的 结 构 在 也 染 ， 下 ， 学排 课 显 得 更 加 重 要 。 课 问 题是 指 在 有 限 的时 间 段 和 教 表 示 如 下 ： 科 排
遗传算 法的研究开始 于 ２ ０世 纪 ６ ｏ年 代 末 期 到 ７ ０年 代 初
排 课 硬 性 约 束条 件 为 ： ｌ 一 个 教 室 在一 个 时 间 只 能安 排 一 门课 程 ； ： ２ 一 个 教 师 在一 个 时 间 只能 安 排 一 门课 程 ； ： ３ 一 个 班级 在一 个 时 间 只 能安 排 一 名 课 程 ； ： ４ 对 一 门课 程 ， 室 容 量 应 大 于 班级 人 数 ； ： 教 除 此 之 外 ．为 了让 排 课 更 加 科 学 化 ，还 应 有 以下 软 约 束 条
染 色 体 在该 程序 中采 用 十进 制 数 编 码 ．其 中时 间 根 据 大 学 任 课 时 间 特 点 划 分 为 一 周 ５个 工 作 日 ． 天 ５个 时 间 片 （ 午 ２ 每 上 个 ， 午 ２ ， 上 １ ） 行 编码 。 下 个 晚 个 进
３２产 生 初始 种 群 － 多个染色体组成” 体”也就是一种排课方式 ． 个 ． 多个 ” 体 ” 个 组 成 种 群 。根 据 课 程 多 少 ． 态 安排 种 群 大 小 。 动 ３３适应 度 函数 ．
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室 数 量 里 调 度 课 程 的多 因 素 问 题 ， 影 响 规 模 大 、 及 因 素 多 。 其 涉 是 一 项 相 当 复 杂 的工 作 传 统 的人 工 排 课 需 要 花 费很 大 的 工作 量 ， 且 容 易 出现 安 排 冲 突 等 错误 。 并
课程 Ｉ ｝ Ｄ 教师 Ｉ 班级 Ｉ Ｄｌ Ｄ Ｉ教室 Ｉ ｝ 时 间 Ｄ
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依 赖 于梯 度信 息 ． 接 对 结 构 对象 进 行 操 作 ． 存 在 求 导 和 函数 件 ： 直 不 连 续 性 的 限 定 。 它尤 其 适 用 于 处 理 传 统 搜 索 方 法 难 于 解决 的 复 １ 一 个 班 级 一 周 内 每 天 的课 程 安排 应 均 衡 ： ： 杂 问题 和非 线 性 问 题 ． 广 泛 应 用 于 组 合 优 化 、 器 学 习 、 号 可 机 信 ２ 一 门 课 程 一 周 内课 时安 排 应 合 理 ； ： 处理 、 自适 应 控 制 和 人 工 生 命 等领 域 。 ２２基 本 遗 传 算 法 ． 遗 传 算 法 的 遗 传 操 作 包 括 以 下 三个 基 本 遗 传 算 子 ： 择 ｆ ． 选 ｓ ｅ
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２１ ０ ０年 第 ６期
通用 排课 系统 的设计 与实现
蒲 静 ，陈华 月 ，傅 饶
（西 华 师 范 大 学 计 算机 学 院 四 川 南 充 ６ ７ ０ ３ ０ ２）
【 要】 摘 ：排课 问题是 学校 的重要工作之 ， 课表 的编排是一 个有 约束 的、 目标组合优化 问题 。遗传算法借鉴 生物界 自 多 然 选 择 和 自然 遗 传 机 制 ， 用 于 处 理 传 统 搜 索 方 法 难 以解 决 的 复 杂 问题 ， 算 法 能 比较 有 效 地 解 决 排 课 问题 。 适 该 【 关键 词】 ：排课 系统； 遗传算 法； 适应度函数
３： 个 班 级 同 一 课 程 应尽 量安 排 同一 教 室 ； 一
４： 个 教 师 统 一 课 程应 尽 量 安 排 同一 教 室 ； 一 ５ 一 个 班 级 上课 地 点 尽量 集 中 ； ：
除 了 以 上 列 举 的 外 ． 可 根 据 实 际 情 况 的 需 求 。 理 添 加 约 还 合 １ｃ ｏ 、 ｅｆ ｎ）交叉（ｍ ｓｖｒ ｉ ｃ ｓｏｅ） 和变异（ ｕａ ｏ ｏ ｍ ｔｉｎ 基本遗传算￣（ｉｐｅ ｔ Ｓｍ ｌ Ｃ ｎｔ ｌｏｉ ｍ 。ｏ ） 选 择 百度文库 三个 基 本 遗 传 算 子 ， 过 对 自 束 条 件 ， ｅ ｃＡｇｒｈ ｓｓ Ａ 只 ｅ ｉ ｔ 通 然 界 进 化 过 程 中 自然 选 择 、 叉 、 异 机 理 的 模 仿 ， 完 成 对 最 交 变 来 优 解 的 搜 索 过 程 。Ｓ Ａ结 构 简 单 ， 于理 解 ， 其 它 遗 传 算 法 的 Ｇ 易 是
针 对 排 课 工 作 的 特 点 ．本 文提 出一 种 基 于遗 传 算 法 的 排课 方 法 。 传 算 法 借 鉴 于 生 物 界 进 化 思 想 和 遗 传 机 制 ． 其超 群 的 遗 以 并 行搜 索 能 力 。 以及 在 解 决 优 化 问 题 中 表 现 出来 的 高 度 鲁 棒 性 ， 己 经 被 广泛 应 用 于各 个 领 域 。 过 测 试 验 证 ． 传 算 法 可 以有 效 经 遗 的 解 决 排 课 问题 ２ 遗 传 算 法 ． 排课系统的核心是算法 ． 文所用的算法为基本遗传算法 ． 本 根 据 系 统 的 具体 情 况 ． 算 法 的 实 际使 用 做 了适 当的 修 改 。 对 ２１遗 传 算 法 基 本 思 想 ．
１ 引言 遗 传 算 法 首 先要 对 实 际 问题 进 行 编 码 ， 字符 串 表 达 问题 ， 用 随着 高 校 的持 续 扩 招 。 培 养 出更 多 高 等 人 才 的 同时 ， 校 这 种 字 符 串相 当 于 遗 传 学 中 的 染 色 体 。一 门课 程 的 结 构 如 下 ： 在 高 的 各 种 教 学 资 源 也 面 临越 来 越 大 的使 用 压 力 ．教 室就 是 其 中之 ｛ 程 Ｉ 教 师 Ｉ 班 级 Ｉ 教 室 Ｉ 时 间 ｝以 这 样 数 据 结 构 记 课 Ｄ， Ｄ， Ｄ， Ｄ， ， 教 室 是 承担 教 学 活 动 的主 要 场 所 ． 日益 增 加 的班 级 和课 程 录 的一 门课 程 称 为 １个 记 录 ， 称 之 为 ” 色体 ”染 色 体 的 结 构 在 也 染 ， 下 ， 学排 课 显 得 更 加 重 要 。 课 问 题是 指 在 有 限 的时 间 段 和 教 表 示 如 下 ： 科 排
遗传算 法的研究开始 于 ２ ０世 纪 ６ ｏ年 代 末 期 到 ７ ０年 代 初
排 课 硬 性 约 束条 件 为 ： ｌ 一 个 教 室 在一 个 时 间 只 能安 排 一 门课 程 ； ： ２ 一 个 教 师 在一 个 时 间 只能 安 排 一 门课 程 ； ： ３ 一 个 班级 在一 个 时 间 只 能安 排 一 名 课 程 ； ： ４ 对 一 门课 程 ， 室 容 量 应 大 于 班级 人 数 ； ： 教 除 此 之 外 ．为 了让 排 课 更 加 科 学 化 ，还 应 有 以下 软 约 束 条
染 色 体 在该 程序 中采 用 十进 制 数 编 码 ．其 中时 间 根 据 大 学 任 课 时 间 特 点 划 分 为 一 周 ５个 工 作 日 ． 天 ５个 时 间 片 （ 午 ２ 每 上 个 ， 午 ２ ， 上 １ ） 行 编码 。 下 个 晚 个 进
３２产 生 初始 种 群 － 多个染色体组成” 体”也就是一种排课方式 ． 个 ． 多个 ” 体 ” 个 组 成 种 群 。根 据 课 程 多 少 ． 态 安排 种 群 大 小 。 动 ３３适应 度 函数 ．