排课系统算法及功能的实现

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1、排课系统算法及功能的实现　　摘要：文中介绍了回溯算法的基本思想和特点，分析了回溯算法在排课系统应用与其他算法的不同之处。针对排课系统理念分析，解决排课时教师时间、班级时间与教室利用时间三者之间冲突的判断方式。对排课系统的各项功能进行了设计。　　关键词：回溯算法排课冲突　　中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：1672-3791（2016）08（a）-0108-02　　课表是学校教学工作和其他活动的“调度指挥表”，是教师、学生上课的依据。不论学校是何等规模，都会有课表编排问题。传统的人工排课方式以其繁重的工作量和低下的效率为诟病。排课具有复杂性及系统性，目前仍然没有一个完美

2、的解决办法。该文回顾国内外排课系统应用的发展现状，总结了各种常见算法在排课问题上的优缺点，选择回溯算法来解决这一问题。　　1回溯算法简介　　1.1回溯算法的基本思想5　　回溯算法的基本思想是：从一条路往前走，能进则进，不能进则退回来，换一条路再试。八皇后问题就是回溯算法的典型，第一步按照顺序放一个皇后，然后第二步符合要求放第2个皇后，如果没有符合条件的位置符合要求，那么就要改变第1个皇后的位置，重新放第2个皇后的位置，直到找到符合条件的位置就可以了。回溯在迷宫搜索中使用很常见，就是这条路走不通，然后返回前一个路口，继续下一条路。回溯算法实质就是穷举法。回溯算法使用剪枝函数，剪去

3、一些不可能到达最终状态（即答案状态）的节点，从而减少状态空间树节点的生成。回溯法是一个既带有系统性又带有跳跃性的搜索算法。它在包含问题的所有解的解空间树中，按照深度优先的策略，从根节点出发搜索解空间树。算法搜索至解空间树的任一节点时，总是先判断该节点是否肯定不包含问题的解。如果肯定不包含，则跳过对以该节点为根的子树的系统搜索，逐层向其祖先节点回溯。否则，进入该子树，继续按深度优先的策略进行搜索。回溯法在用来求问题的所有解时，要回溯到根，且根节点的所有子树都已被搜索遍才结束。而回溯法在用来求问题的任一解时，只要搜索到问题的一个解就可以结束。这种以深度优先的方式系统地搜索问题的解的

4、算法称为回溯法[1]，它适用于解一些组合数较大的问题。　　1.2回溯算法的求解步骤　　回溯算法求解过程包括如下步骤：（1）定义一个解空间，它包含问题的解。（2）利用适于搜索的方法组织解空间。（3）利用深度优先法搜索解空间。（4）利用限界函数避免移动到不可能产生解的子空间。问题的解空间通常是在搜索问题的解的过程中动态产生的，这是回溯算法的一个重要特性。　　1.3回溯算法在排课系统上的特点5　　回溯算法是一个既带有系统性又带有跳跃性的搜索算法。它在包含问题的所有解的解空间树中，按照深度优先的策略，从根节点出发搜索解空间树。算法搜索至解空间树的任一节点时，总是先判断该节点是否肯定不包

5、含问题的解。如果肯定不包含，则跳过对以该节点为根的子树的系统搜索，逐层向其祖先节点回溯。否则，进入该子树，继续按深度优先的策略进行搜索。回溯法在用来求问题的所有解时，要回溯到根，且根节点的所有子树都已被搜索遍才结束。而回溯法在用来求问题的任一解时，只要搜索到问题的一个解就可以结束。它适用于解一些组合数较大的问题。高校排课的组合就是很巨大的，使用回溯算法能更好地保证排课的正确性与实用性。　　2排课系统算法分析　　排课问题是涉及教师、教室、班级、课程和时间五个因素的排列组合问题。排课时，最基本的要求（硬性约束）就是避免教师、班级在时间和空间上产生冲突。解决的办法就是依次为开设的每门

6、课程搜索到该课程教师、班级和教室共同空闲的时间片[2]。　　排课算法的实质就是为课程安排上课时间和上课地点。但是，如果同时考虑这两者，必然会引起“组合爆炸”现象。所以为了避免这种情况，笔者采用回溯算法进行排课，首先算出符合时间要求的老师，然后选出符合时间要求的教室。　　3排课过程　　自动排课系统，采用回溯算法，一层一层地进行查找合适的时间以及教室。　　3.1确定上课时间5　　首先确定上课的时间。上课的教师时间是否已被占用，没有占用，则进行下一步；如果被占用，则查找下一个时间片教师时间是否被占用。　　3.2确定上课教师　　确定完上课时间后，还要确定上课地点。安排上课地点的原则是时

7、间片不能与其他课程冲突。所以如果时间片不能满足要求，要重新进行时间安排。回溯算法中要对教师时间和教室时间是否被占用进行判断。教师和教室的时间片标记事先是写好在数据库里的，根据不同的代码和时间片代码从数据库中读取标记位，然后进行判断就可以了。教师时间冲突判断代码如下：　　stringmystr=ConfigurationManager.AppSettings["myconnstring"]；　　OleDbConnectionmyconn=newOleDbConnection（）；　　OleDb