高职高专院校自动排课系统的设计与实现-(8402)

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1、-岛职-向专院校自动排课系统的设计1j实现1．2．2数学建模现代许多的高职高专院校，由于自身的硬件条件和软件条件的制约，在课程的设置和教学计划的制定上都下了很大的功夫，推陈出新，各具特色，尤其是校企合作的广泛推广，教师队伍的多元化已在高校中扎根发芽。在课堂上教授知识的教师已从单纯的专职教师改变为有社会、企业或其他经营实体等有工作管理经验的双师型教师、学科专家、企业领导人；还有一些实践实训课，课程设计别出心裁，理念先进，灵活多变很利于学生接受等。像这些带有多约束条件的排课问题已经出现在我们同常的教学管理工作中，对于这些问题，我们建立最基本的数学模型如下：假设排课问题中，有X个决策变量参数、Y个

2、目标函数和Z个约束条件，目标函数、约束条件和决策变量之间是函数关系。排课最优化目标表示为：MaxGoal=F(X)=(fI(X)，f2(X)，f3(X)，f4(X)⋯⋯fn(X))R(X)=(Z1(y)，Z2(Y)，⋯⋯，Z．(Y))其中Goal表示决策向量X形成的决策空间，X表示排课问题的决策向量，Z表示优化目标向量，R表示形成的目标空间。集合X的元素(X。，X2，X3，⋯⋯X。)由影响排课方案合法化的因素的各个变量组成，主要是时间和地点两方面因素。决策向量的元素个数是变化的，～般来说，随着目标向量维数的增加，决策向量的元素个数也会增加。从以上可以看出，由于排课要素之间的关系导致了x的维数

3、可能变的很大。函数R(X)为约束条件，它反映了排课问题中的编排规则，确定了决策向量的可行的取值空间。优化目标向量的维数是根据实际求解问题情况，以及课表评定准则的变化而变化。l。2．3冲突建模冲突问题是解决排课问题的关键，也是求时间、教师、班级三者最优解的关键。对于冲突问题的处理，我们设立数学模型：’设：在课程一定的情况下，排课问题中的基本要素的集合教师集合Teach{Tt，T2，T3，⋯⋯，T。)、班级集合Class{Cl，C2，C3，⋯⋯，C。}、计划集合Plan{Pl，P2，Pa，⋯⋯，P。)、教室集合Room{Rl，R2，R3，⋯⋯，R。}。商职高专院校自动排课系统的设计‘j实现那么教

4、师的Ttj表示一个时间片段，即星期i的第j节课，至多安排一次授课就可以，表达为：教I)币Tn在第Tij这个时间片段的总和M≤l(M为自然数)；同理，班级C；j表示一个时I、日J片段，即星期i的第j节课，至多安排一次授课就可以，表达为：班级Cn在第Cij这个时间片段的总和Q≤1(M为自然数)；教室R；j表示一个时间片段，即星期i的第j节课，至多安排一次授课就可以，表达为：教室Rn在第R；j这个时间片段的总和P≤l(M为自然数)；以上的约束条件仅仅是保证了教师、学生和教室不发生冲突。三个式子保证每个元素在每个时间最多上一次课的同时，也杜绝了当有多个班级参加同一次授课时可能存在冲突的现象。1．2．

5、4遵循原则排课系统在遵循软硬约束条件的前提下，编排课表的时还必须满足如下原则：·有效原则。这是排课总的原则，应该根据教学计划和专业的特色，把课程安排在授课效果最好的时间片段上。比如对于计算机专业，《C语言设计》、《计算机文化基础》、《数据结构》、《编译方法》等专业基础课以及需要计算分析的课程等应尽量安排在上午，文科类课程、选修课、体育课应该安排在下午等。·交错原则。要交错安排同一专业教学计划所设置的不同特点的课程，比如需要逻辑思维和形象思维的课程要交错安排；脑力消耗大的和脑力消耗小的课程要交错安排；体力消耗大的和脑力消耗大的课程要交错安排等。·分散原则。一门课要尽量分散在一个自然周中。如某天

6、上完A课程后，要隔一天以上再上这门课，这样教师就有足够的时间来备课和批改作业，学生也有足够的时间末复习消化。入的精力是有限的，为了保证教师课常授课效果，一个教师的课尽量不能排满一整天。学生课表中的上课时间不能过分集中，应该避免一天课程很满而另外一天课很少或者没课的情况。·优先原则。由于部分教师兼任行政职务，或『F在进修，又或有其他特殊困难，对这些对课表安排有特定要求的问题要优先处理，尤其是高职高专院校在外聘教师比较多的情况下，一定要先进行优先级的划分：公共课，合班专业课离职高专院校自动排’课系统的设计lj实现等涉及面较广、学时多的课程应该优先处理。1．2．5算法的比较排课软件在解决排课问题时

7、比较常用的算法有回溯算法、蚁群算法、广度优先回溯算法(BFB，BroadFirstBackdate)、贪婪算法等等，利用这些算法编写的排课系统的效果都很好。然而，对于这几种算法的比较可以看出：·利用回溯算法解决问题，首先是选择一种可能的线索进行试探，每一步试探都有N种方式，将N种方式都一一试探，就形成了一个集合Methods{N1，N2．N3⋯⋯Nn)，如有问题就返回纠正，反复进行这种试探再返回纠正，直到得出