高校自动排课系统的算法研究与实现
重庆大学
硕士学位论文
高校自动排课系统的算法研究与实现
姓名：湛德照
申请学位级别：硕士
专业：计算机技术
指导教师：何中市;高宏宾
20061001重庆大学硕士学位论文中文摘要
摘要
目前，随着我国高校教育事业的不断发展，课程编排问题在一定程度上影响
着教学质量的提高。为了保证教学质量，高校必须制定一套严密、规范的教学计
划和执行合理的课程安排。而课程编排是比较繁重而关键的一环。回顾过去，１９６３
年，Ｃ．Ｃ．Ｇｏｆｌｉｅｂ在文章《ＴｈｅＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＣｌａｓｓ－ＴｅａｃｈｅｒＴｉｍｅ－Ｔａｂｌｅｓ）中提出
了课表编排的数学模型，它标志着课程编排课题的研究正式跨入了庄严的科学殿
堂。１９７６年，ＳＥｖｅｎ在论文《ｏｎＴｈｅＣｏｍｐｌｅｘｉｔｙｏｆＴｉｍｅｔａｂｌｅＡｎｄＭｕｌｔｉＣｏｍｍｏｄｉｔｙ
ＦｌｏｗＰｒｏｂｌｅｍｓ》，第一次证明了课表是ＮＰ完全问题。在国内，清华大学于１９８４
年在《清华大学学报（自然版）》上发表了林漳希和林尧瑞在该课题上的实验性研究
成果，接着国内部分高等院校相继开展了这方面的研究工作。本文分析了排课的
数学模型，提出了利用遗传算法解决排课问题的方法，完成的主要工作如下：①探讨课程表问题的约束因素，以优化时间和空间两种资源为目标，通过对
比，我们发现采用遗传算法去解决课表问题是比较理想的解决方法，并讨论了它
的基本原理、步骤及其产生、发展、现状以及存在的问题等情况。
②改进时间安排算法：遗传算法有能简化程序的复杂度和生成最佳课表时间
的优点，本论文提出的时间安排算法以经典遗传算法作为基础，进行了以下几个方面研究工作：１）对遗传算法存在的缺陷进行改进和优化，避免了遗传算法出现
未成熟就收敛等问题；２）提出排课问题的优化求解模型和约束满足模型；３）针
对排课问题研究了染色体编码方式以及遗传操作算子的设计，提出了一种适应度
计算方法，由节次优度、日组合优度等相互联系求解。
③提出教室安排算法：排课问题中，除了时间安排外，为课程选择一个教室是十分重要的，我们提出了教室安排算法，实现资源优化配置。
④系统的实现：针对课表个性化的要求，设置了排课知识库和策略库来动态
地调整准则，以满足不同课表要求，体现该系统具有良好的适用性和实用性。本文以五邑大学排课系统的开发为背景，对整个系统的工作进行了分析总结，
并对后续工作进行了展望。
关键词：排课，遗传算法，组合优化，人工调整重庆大学硕士学袋论文茭文攮要
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｓｔａｎｔｌｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｈｉｇｈｅｄｕｃａｔｉｏｎ，ｔｉｍｅｔａｂｌｉｎｇｈａｓｖｅｒｙ
ｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｒｉｓｉｎｇｔｈｅｅｄｕｃａｔｉｏｎｑｕａｌｉｔｙ．Ｉｎｏｒｄｅｒ协ｇｕａｒａｎｔ∞ｉｔｓａｄｖａｎｃｅｄ
ｔｅａｃｈｉｎｇａｎｄｓｔｕｄｙｉｎｇｑｕａｌｉｔｙ，ａｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙｍｕｓｔｄｒａｗｕｐａｔｉｇｈｔａｎｄｓｔａｎｄａｒｄｔｅａｃｈｉｎｇａｎｄｓｔｕｄｙｉｎｇｐｌａｎａｎｄＣａｌＴｙｏｕｔｔｈｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｔｉｍｅｔａｂｌｉｎｇ．Ｔｈｅｔｉｍｅｔａｂｌｉｎｇｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｈｅａｖｙａｎｄｋｅｙｑｕｅｓｔｉｏｎｓ．Ｉｎ１９６３，Ｃ．Ｃ．Ｇｏｔｌｉｅｂｐｒｏｐｏｓｅｄｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆ
ＣｕｒｒｉｃｕｌｕｍＳｃｈｅｄｕｌｅＰｒｏｂｌｅｍ（ＣＳＰｆｏｒｓｈｏｒｔ）ｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ（ＴｈｅＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆ
Ｃｌａｓｓ－ＴｅａｃｈｅｒＴｉｍｅ－Ｔａｂｌｅｓ｝，ｉｔｓｙｍｂｏｌｉｚｅｄｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇｏｆＣＳＰｈａｄｅｎｔｅｒｔｈｅ
ｓｃｉｅｎｃ宅ｄｏｍａｉｎｆｉｅｌｄ．Ｉｎ１９７６，Ｓ．ＥｖｅｎｐｒｏｖｅｄｔｈａｔＣＳＰｉｓａＮＰ—Ｃｏｍｐｌｅｔｅｄｐｒｏｂｌｅｍｉｎ
ｔｈｅｐａｐｅｒ（ＯｎＴｈｅＣｏｍｐｌｅｘｉｔｙｏｆＴｉｍｅｔａｂｌｅＡｎｄＭｕｌｔｉＣｏｍｍｏｄｉｔｙＦｌｏｗＰｒｏｂｌｅｍｓ》
ｆｏｒｆｉｒｓｔｔｉｍｅ．ＩｎＣｈｉｎａ，Ｔｓｉｌｌｇｈｕａｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙｄｅｌｉｖｅｒｅｄｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ
ｒｅｓｕｌｔｏｆｚ｝ｌａｎｇｘｉＬｉｎａｎｄＹａｏｒｕｉＬｉｎａｂｏｕｔｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍｉｎ（ＪＯＵＲＮＡＬＯＦ
ＴＳＩＮＧＨＵＡＵＮＷＥＲＳＩＴＹ（ＳＣＩＥＮＳＥＡＮＤＴＥＣＮＯＬＯＧＹ））。Ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｌｙ，ｐａｒｔｓｏｆ
ｎａｔｉｖｅｏｔｈｅｒｕｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓａｌｓｏｂｅｇａｎｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇｗｏｒｋａｂｏｕｔｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ．Ｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓｍｏｄｅｌｏｆｔｉｍｅｔａｂｌｉｎｇｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｍｅａｎｗｈｉｌｅｔｈｅＧｅｎｅｔｉｃ
Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ（ａＡ）ｉｓｕｓｅｄｔｏｒｅｓｏｌｖｅｔｈｅｔｉｍｅｔａｂｌｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍ．Ｔｈｅｍａｉｎｗｏｒｋｏｆｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｌｉｓｔｅｄａｓｆｏｌｌｏｗｓ：④Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｓｎｕｍｅｒｏｕｓｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎｔｈｅｔｉｍｅｔａｂｌｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍ，
ｗｈｏｓｅａｉｍｉＳｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｔｗｏｒｅ搭ｏｕｌ＇ｃｅｓｏｆｔｉｍｅａｎｄａｐａｃｅ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇ谳像ｖａｒｉｏｕｓ
ｍｅｔｈｏｄｓ，ｗｅｆｉｎｄｔｈａｔｉｔ’ＳａｎｉｄｅａｌｍｅｔｈｏｄｔｏａｄｏｐｔＧｅｎｅｔｉｃＡｌｇｏｒｉｔｈｍｔｏｒｅｓｏｌｖｅｔｈｅ
ｔｉｍｅｔａｂｌｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍ，ａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｉｔｓｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｓｔｅｐａｎｄｉｔｓｃｒｅａｔｉｏｎ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，
ｐｒｅｓｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｅｘｉｓｔｅｎｔｐｒｏｂｌｅｍｅｔｅ．＠ＴｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆＴｉｍｅ－ＡｒｒａｎｇｅｄＡｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｇｉｖｅｎｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒａｓｆｏｌｌｏｗｓ：ＧｅｎｅｔｉｃＡｌｇｏｒｉｔｈｍｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｓｉｍｐｌｉｆｙｉｎｇｐｒｏｃｅｄｕｒｅａｎｄｍａｋｉｎｇｔｈｅｂｅｓｔｔｉｍｅｔａｂｌｅ．ＴｈｉｓａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｂａｓｅｄｏｎｃｌａｓｓｉｃＧｅｎｅｔｉｃＡｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｔｈｅｍａｉｎｃｏｎｔｅｎｔａｒｅａｓｆｏｌｌｏｗｉｎｇ：１）ＭａｋｅｓｏｍｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｃｌａｓｓｉｃＧｅｎｅｔｉｃ
Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ａｎｄａｖｏｉｄｔｈｅＧｅｎｅｔｉｃＡｌｇｏｒｉｔｈｍａｐｐｅａｒｉｎｇｖａｒｉｏｕｓｐｒｏｂｌｅｍｓｓｕｃｈ嬲
ｉｍｍａｔｕｒｅｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ；２）Ｗｏｒｋｏｕｔｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｆｏｒｒｅｓｏｌｖｉｎｇａｎｄｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｍｏｄｄｉｎｔｉｍｅｔａｂｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍ；３）Ｗｅｓｔｕｄｉｅｄｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅｃｏｄｉｎｇａｎｄｈｅｒｅｄｉ移ｏｐｅｒａｔｏｒ
ｄｅｓｉｇｎｉｎｇａｉｍｅｄａｔｔｉｍｅｔａｂｌｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍ，ｐｕｔｆｏｒｗａｒｄａｆｉｔｎｅｓｓｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｍｏｄｅｆｒｏｍ
ｓｌｏｔ－ｓｕｐｅｒｉｏｒ，ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ－ｓｕｐｅｒｉｏｒ－ｏｎ—ｄａｙ．ｅｔｃ．Ｃｏｎｔａｃｔｓｔｏｓｏｌｖｅｍｕｔｕａｌｌｙ．③Ｃｌａｓｓｒｏｏｍ—ａｒｒａｎｇｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍ：ＢｅｓｉｄｅｓＴｉｍｅ－ＡｒｒａｎｇｅｄＡｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｉｔ’Ｓｖｅｒｙ
珏重庆丈学硕士学藏论文英文接要
ｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｃｈｏｏｓｅａｃｌａｓｓｒｏｏｍｆｏｒａｃｏＢｒｓｅｉｎｔｉｍｅｔａｂｌｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍ．Ｗｅｈａｄｗｏｒｋｅｄ
ｏｕｔｃｌａｓｓｒｏｏｍ—ａｒｒａｎｇｅｄａｌｇｏｄｔｈｍ，ｏｐｔｉｍａｌａｌｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｒｅｓｏｕｒｃｅｓｉｓｇｕａｒａｎｔｅｅｄ．④Ｔｈｅｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ：Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｐｅｒｓｏｎａｌｒｅｑｕｅｓｔｏｆｔｉｍｅｔａｂｌｅ，ＷｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｈｅｔｉｍｃｔａｂｌｉｎｇＫｎｏｗｌｅｄｇｅＬｉｂｒａｒｙａｎｄＳｔｒａｔｅｇｙＬｉｂｒａｒｙｔｏａｄｊｕｓｔｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｗｉｔｈｓａｔｉｓｆａｃｔｉｏｎｆｏｒｄ｛ｆｆｅｒｅｎｔｔｉｍｅｔａｂｌｅｒｅｑｕｅｓｔｓ．Ｉｔｉｓｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍ
ｄｅｖｅｌｏｐｅｄｗｉｔｈｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｈａｓｇｏｏｄａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｔｏｏｋｔｈｅｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎｉｎｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｏｆｔｈｅｔｉｍｃｔａｂｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｎＷｕｙｉ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｃａｒｆｉｅｄｏｎａｌｌａｎａｌｙｔｉｃａｌｓｕｍｍａｒｙｆｏｒｔｈｅｗｈｏｌｅｗｏｒｋ，ａｎｄｍａｄｅａｎｏｕｔｌｏｏｋｔｏｔｈｅｆｏｌｌｏｗ－ｕｐｗｏｒｋ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｔｉｍｅｔａｂｌｉｎｇ，ＧｅｎｅｔｉｃＡｌｇｏｒｉｔｈｍ，ＣｏｍｂｉｎａｔｉｏｎＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，
ＩＩＩ独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取
得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文
中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重麽盍堂
或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本
研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
学位论文作者签名：配乙签字日期：幽／年，一月≠日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解重麽盍堂有关保留、使用学位论
文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，
允许论文被查阅和借阅。本人授权重鏖太堂可以将学位论文的全部
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保密（），在——年解密后适用本授权书。
本学位论文属于
不保密（）。
（请只在上述一个括号内打“√”）
学位论文作者签名：茫睨郢繇铷手
签字日期：幽占年膳月年日
签字日期：之励缉ｆ矿月ｙ日重庆大学硕士学位论文１绪论
１绪论
１．１排课问题的提出及研究意义
高校的排课是教学管理中最基本、最重要、十分繁重而复杂的工作，它涉及
到全校全部的专业，全部的师生和全部的课程，它的本质就是为所有的课程安排
一组适当的教学时间和地点，使教学能够顺利进行。随着各高校的招生规模扩大，
教师和教室资源显得越发紧张，使得本来就有难度的排课越发困难。
课表的编排属于一类涉及多种因素的组合规划问题【ｌ】，它必须使课程安排中的教室、教师和学生不发生冲突，这是最基本的要求，在此基础上要尽量满足教师
提出的其它要求（比如某教师要求只是上午上课，必须在多媒体教室上课等等）
和学校教室资源的约束。在人工排课的过程中，实现这样的要求是有一定困难的，
为学校排出一个可行的课表要排课工作人员耗费两到三个月的时间，工作量非常
大，而且排出来的结果也未必尽人意。随着各高校的教育体制改革的深入和招生规模的进一步扩大，手工排课的缺点越显突出，我校的情况更为严重，因为教师
和教室资源的限制，排课非常困难。而计算机恰好能帮助解决这个问题，它具有
自动运行、计算速度快等特点，只要有相应的软件系统，就能很好地解决排课的
智能排课系统设计与实现
智能排课系统设计与实现
摘要 排课问题是所有教育行业都要面对的问题，尤其针对高校纷繁复杂的课程和专业，一直没有很好解决方法。但这又是每个学校在每个学期都会碰到的必修课。本文在相关理论的指导下，在分析以往一些排课软件的基础上，提出一种排课系统的设计方法，对一些具体的 ...
摘 要 排课问题是所有教育行业都要面对的问题，尤其针对高校纷繁复杂的课程和专业，一直没有很好解决方法。但这又是每个学校在每个学期都会碰到的必修课。本文在相关理论的指导下，在分析以往一些排课软件的基础上，提出一种排课系统的设计方法，对一些具体的问题给出相应解决方案。希望对于相关部门有所帮助。此系统主要被分为三个部分：界面的设计、排课算法的设计、以及报表的自动生成。纵观全局，我们确定用Visual Basic 语言作为程序设计语言以及运用ACCESS 数据库作为后台的数据库支持(所有权: 毕业设计网 ) 目 录 摘 要. I Abstract II 第一章 引言. 1 第二章 可行性研究. 3 2.1 系统目标及任务. 3 2.2 开发工具的选择和介绍. 3 2.3 对现有的排课系统的分析. 5 2.4系统的逻辑模型. 6 2.4.1 系统结构图. 6
2.4.2 系统流程图. 6 2.4.3数据字典. 7 2.5 系统的可行性. 8 2.5.1经济可行性分析. 8 2.5.2操作可行性分析. 9
2.5.3 技术可行性分析. 9 2.6成本效益分析. 9 第三章 需求分析. 10 3.1 系统的运行环境要求. 10 3.1.1硬件要求. 10 3.1.2软件要求. 10 3.2 系统的功能要求. 10
基于遗传算法的高校智能排课系统
龙源期刊网
基于遗传算法的高校智能排课系统
作者：夏小云 高武军
来源：《电脑知识与技术·学术交流》2008年第28期
摘要：新形势高校的发展，高校教务管理中的排课问题显得更为复杂。排课问题是一个典型的组合优化和不确定性调度问题，也是一个完全问题。该文根据高校实际情况，从遗传算法的基本理论着手，研究如何利用遗传算法解决高校排课中的资源冲突、课表优化等问题，并引用了哈希表和时间粒度的概念，对传统遗传算法染色体的编码模式进行了有益修正，增强了模式的灵活性。实验证明，遗传算法能够简化程序的复杂度和减少生成最佳课表的时间。达到了较高的师生满意度。
关键词：排课；遗传算法；哈希图；时间粒度；适应度函数
中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)28-0175-03
The Making Class Schedule System of High School Based on Genetic Algorithms
XIA Xiao-yun1, GAO Wu-jun2
(1.Faculty of Information Engineering,Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou
341000, China;2.Faculty of Science, Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000,
China)
Abstract: As the ongoing development in the higher education institutions, the class arrangement
model in the management system is also becoming more and more complicated. Course Scheduling is
基于.NET的高校排课系统设计与实现
第32卷第2期2013年2月绵阳师范学院学报JournalofMianyangNormalUniversityVol．32No．2Feb．，2013
收稿日期：2012-10-26作者简介：张正柱（1983－），男，讲师，硕士，主要研究方向：．NET平台软件开发与教学工作．E－mail：zh．zz@qq．com基于．NET的高校排课系统设计与实现
张正柱，林风人
（福建工程学院软件学院，福建福州350003）
摘要：计算机信息管理与数据库处理技术，对高校排课问题进行归纳和分析，提出排课系统的逻辑模型以及基于SQL关系运算的排课算法．结合实际排课需求，基于．NET平台设计并实现了一个对全校的课程进行汇总，按照教学计划及教学资源，完成自动教学班组建，自动课程安排的高校排课系统．关键词：．NET;排课系统;SQL关系运算中图分类号：TP331.52文献标识码：A文章编号：1672-612x（2013）02-0086-05
1引言
随着计算机以及网络的飞速发展，高校招生规模逐年增加，班级数量、专业课程数量不断增多，采用传
统的手工排课方式去实现排课，工作量巨大．由于学校资源众多，教学所需的教室类型也繁杂，加上人数众
多，课程顺应技术的发展经常变化，所以，合理管理教学资源并且资源的充分利用及教学信息的管理非常
重要．目前，高校排课问题已被证明是一个NP完全问题，由于其具有难解性和复杂性，因此一直没有得到
很好解决受到研究者的关注［1］．
大部分高校都相继推出教学管理系统并投入使用，但是在实际上的项目开发中，排课系统是一个相对
复杂的系统．本文所设计的高校排课系统的主要任务是对全校的课程进行汇总，按照教学计划及教学资
源，在学校范围内统一安排产生一个合适逻辑及规定的教学实践及教学空间，来满足教学的需要，并尽量
优化教学资源及资源的使用顺序，来满足教学工作的需要．手工排课是件非常复杂、耗时、严谨思维、任务
繁重的工作，计算机自动排课代替手工排课势在必行．
排课系统算法
92007.10 计算机安全Network & Computer Security学术.技术
引言
自动排课算法(TTP: Time Table Problem)，是一
个NP完全问题，集成了时间、空间的双重约束。从数学
上讲，排课问题是一个在时间、教师、学生和教室四维空
间，以教学计划和各种特殊要求为制约条件的组合规划问
题。其实质就是解决各因素之间的冲突。无冲突是指不存
在一个教师被同时安排给一个以上的班级上课，或一个以
上教师被同时安排给同一个班级上课等。
在众多软件公司研究的排课系统中，较多地采用传统
回溯算法，但真正投入应用的排课软件却很少。原因在
于，如果仅仅采用简单的回溯算法，通常情况下得到课
表的适应度非常低，并且算法的复杂度比较高，通常为
m×O(n3)。如某一门课程连续两天在同一时间上课，其他
时间却没有安排此课程；或者不能满足教师连堂课的要求。
然而，如果想得到一张高质量的课表，就要设定一周多学
时课程的上课时间间隔，也不合适，因为初始排课时总的
搜索空间非常大（班级数×周学时数^总课程数），对一
个有2个班级，周学时为20(4×5)，共有20门课的学校，
这样的搜索空间是.25829×027；即使大部分课程已安
排完毕，其余课程在有限的搜索空间中搜索合适的上课时
间，由于定义了不适当的搜索间隔，可能永远也搜索不到合适的上课时间。显然，这样的效果是不能令人满意的。
为了解决这一问题，考虑把人工智能的知识引入这一领域，
结果发现使用遗传算法，可以大大减少搜索空间，使用适
应度函数评估个体能够找到最优解，使用自适应的交叉和
变异能使最优解尽快收敛。
2 排课中的基本问题
2. 名词解释
（）时间片：任一上课时间段，2个小时为一个时间片，
一天内共分配4个时间片。
（2）学时：40-60分钟的上课时间，即为一个学时。
（3）授课单元：根据教学计划得到的课程、教师和班
级的对应关系。如《C语言程序设计》由066号教师为
高校自动排课系统的实践
高校自动排课系统的实践
孟昭文 许 彦 郭 新(北京城市学院计算中心课表管理系统课题组 北京 100083)
收稿日期6年月日作者简介孟昭文,北京城市学院计算中心高级工程师摘 要:本文介绍了高校机房排课系统的设计思想和实现方法,重点阐述了自动排课的策略,并给出了实施方案。关键词:自动排课;计算机中图分类号:G423 文献标识码:A 文章编号:167324513(2007)2012023203
我校计算中心为校本部各个学部提供共同
使用的计算机实验室有16个,其中包括13个
计算机软硬件模拟实验室和3个英语听力实验室。为满足近10个学部各学期计划的每周200
多个班次的上机实验需要,我们每学期开学前都要花费很大精力安排上机实验课程表,同时
为满足各学部平时频繁调课、加课的需要,还要设专人不离岗,接听电话、登记调课情况、
调整课表。为了减轻人工排课劳动强度,并方便用户提交上机学期实验计划及平时加课、调
课工作,我们采用JSP技术开发了计算机实验室课程表管理系统,该系统包括计算机自动排
课和网上申请加课/调课等子系统。其中自动排课是比较困难的,完成一个适用的计算机排课
系统,不仅需要找到一个适用的算法,还需要借鉴好的经验和策略。本文就有关计算机排课
的策略与实施方面的问题做初步探讨。
一、高校排课的问题
高校的课表安排是一项十分繁重而复杂的工作,它涉及几十甚至上百个专业、几百门课程、几百名教师的合理安排。然而教室、实验
室等资源又有限,更给排课增加了难度。在整
个排课过程中,自始至终充满了冲突,其中包括上课班级、所开课程、任课教师、上课时间、
上课地点等5个方面在排列组合中所发生的冲
突与矛盾。班级多、课程门类多、教师少、教室少是发生冲突和矛盾的重要因素。为了减轻
劳动强度,提高工作效率,人们自然想到利用计算机来解决排课问题。早在20世纪50年代,
国外就开始了这方面的研究,并在理论上论述了课表问题是NP完全的。但由于现代计算机
尚未找到解决NP完全问题的多项式算法,此后的研究便更多地转向经验方式。我国对这一
高校排课系统的应用与研究
篱 管遵《《《＿
高校排课系统的应用与研究
王明华天津外国语大学滨海外事学院
【摘要】本文综合分析了目前国内外市场上现有排课系统的发展，探讨了研发更具实用价值的排课系统的理论及实践意义。介绍了该排课系统所涉及的相关 程序设计语言、数据库管理系统以及前台开发工具，着重描述了该排课系统各部分具体性能、及其数据库的合理化建构思想等内容。 【关键词】排课系统动态网页技术；数据库
１．绪论
排课系统的研究背景及现状：
随着网络的日益发展完善，校园 网在各大院校中得到了更广泛的应用。
同时，教学管理系统朝着现代化、人性
化方向发展的趋势已不可阻挡。网络和
多媒体技术被全面的引入到各大院校的 教学及教务管理工作之中，校园工作管
理已经迈向一个现代化、信息化、自动
化、人性化的新台阶。在这一前提下， 对教学管理相关软件的开发与应用成为
解决学校人力物力资源优化配置的最佳
途径。
排课系统作为教学管理系统中地位 重要，也是算法相当复杂的部分，已经成
为国内外众多高校以及软件开放人员的 研究课题，取得了许多这方面的理论成
果和实现方法。但也存在着一些问题，
如：出现教学资源冲突或利用率低下的
情况，工作琐碎，工作量大，尤其是在 给大学校园进行排课时出现的问题更
多。在排课系统建构过程中，要考虑到
许多细致繁琐的问题，比如教室资源时
间安排、教师个人时间安排、学生课程 时间安排：还有一些特殊的条件限制，
如对计算机实验室、语音实验室、专业
实验室等设施的合理安排。
２．排课系统相关技术与开发工具 ２．１ ＡＳＰ网络程序设计语言
Ａｃｔｉｖｅ Ｓｅｒｖｅｒ Ｐａｇｅｓ：“动态服务
器网页”，一般简称为“ＡＳＰ”，是微软 公司推出的用以取代ＣＧＩ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｇａｔｅｗａｙ
Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）的动态服务器网页技术，由
于ＡＳＰ简单易学，又有微软的强大支持，
所以目前ＡＳＰ使用非常广泛，很多大型的 站点都是用ＡＳＰ开发的。ＡＳＰ的特点为：
几种智能排课算法的对比探讨
几种智能排课算法的对比探讨
智能排课算法是一种利用计算机技术和人工智能算法对课程进行自动排列的方法。它可以根据学生、教师和教室等多个因素进行优化排课，以提高教学效果和学生满意度。在智能排课算法研究领域，有多种不同的算法被提出和应用，下面对几种常见的智能排课算法进行对比和探讨。
1. 贪心算法
贪心算法是一种简单而直观的智能排课算法，它根据某种优化目标进行决策，每次选择当前看起来最优的解决方案。贪心算法没有考虑到全局最优解，容易陷入局部最优解，导致排课结果不尽如人意。
2. 遗传算法
遗传算法是一种模拟自然进化过程的智能排课算法。它通过构建初始种群、交叉、变异等操作来搜索最优解。遗传算法可以考虑到全局最优解，并且具有较好的鲁棒性和适应性。遗传算法在时间和空间复杂度上较高，需要大量的计算资源和运算时间。
3. 禁忌搜索算法
禁忌搜索算法是一种通过禁忌表来避免陷入局部最优解的智能排课算法。它通过定义禁忌表来记录已搜索过的解，使得算法能够跳出局部最优解。禁忌搜索算法的优势是可以较快地找到较优解，但在处理大规模排课问题时，禁忌表的长度需要适当调整，否则会导致算法效率下降。
4. 约束满足算法
约束满足算法是一种基于约束条件的智能排课算法。它通过将排课问题转化为约束满足问题，利用约束满足算法求解最优解。约束满足算法具有较强的问题建模能力，可以应对各种复杂的约束条件。约束满足算法的时间复杂度较高，对问题规模较大的排课问题需要较长的运算时间。
不同的智能排课算法有各自的优势和限制。贪心算法简单快速，但容易得到局部最优解；遗传算法可以找到全局最优解，但计算资源要求较高；禁忌搜索算法可以跳出局部最优解，但需要调整禁忌表长度；约束满足算法适用于各种约束条件，但时间复杂度较高。在实际应用中，可以根据具体问题的规模和要求选择适合的智能排课算法，或者组合多种算法进行排课。
基于优先级贪婪算法的排课系统的研究与实现
２００８年第７期
中图分类号：ＴＰ３１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—２５５２（２００８）ｃｒ７—０１７３一ｏ４
基于优先级贪婪算法的排课系统的研究与实现
江朝勇，陈子庆，谢赞福
（广东技术师范学院计算机科学学院，广州５１０６６５）
摘要：目前有许多研究排课算法的专业书籍、论文，其涉及的解决方案有基于图的树遍历算
法、基于概率的随机算法、基于基因理论的遗传算法等。运用计算机进行自动排课既是高校教 务管理的迫切需要，同时也有重要的理论意义，但由于排课问题复杂多变，几十年来还没有定
型的最优实现方案。运用优先级的贪婪算法，设计并实现了一种基于优先级的贪婪算法的排课
系统。 关键词：排课算法；贪婪算法；排课系统
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｌａｓｓ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ
ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐｒｅｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｇｒｅｅｄｙ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ
Ｊ ＮＧ Ｃｈａｏ－ｙｏｎｇ，ＣＨＥＮ Ｚｉ—ｑｉｎｇ，ＸＩＥ Ｚａｎ－ｆｕ
（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｏｔｙｔｅｄｍｉｃ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕ椰ｌｇ ｌ均ｌｌ ５１０６６５，Ｏ￣ａａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｍａｎｙ ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ ｂｏｏｋｓ ａｎｄ ｐａｐｅｒｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒ￣ｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｏｕｒｓｅ Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ
Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｔｈｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｉｎ ａｒｅ ｔｈｅ Ｔｒｅｅ Ｔｒａｖｅｒｓａｌ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｇｒａｐｈ，ｔｈｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｐｍ１）ＥＩｂｉｌｉ哆，ｔｈｅ Ｈｅｒｅｄｉｔｙ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｉｅｓ ｏｆ ｇｅｎｅ，ｅｔｃ．Ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｉｓ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｕｒｓｅ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｉｎ ｕｒｇｅｎｔ ｎｅｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｃｏｌｌｅｇｅ ｅｄｕｃａｔｉｏｎａｌ ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，
基于人工智能的智能排课系统设计与开发
基于人工智能的智能排课系统设计与开发
智能排课系统是一种基于人工智能技术的创新应用，旨在实现对学校或机构的课程排布进行智能化管理和优化。通过对教师、学生以及教室等资源的动态调度和合理分配，智能排课系统能够有效提高教学效率、减轻教务工作压力，并为学校提供更好的教学环境与学生个性化需求的满足。
一、系统需求分析
在开始设计和开发智能排课系统之前，我们需要对该系统的需求进行全面而细致的分析。首先，系统需要能够自动化地对学校的课程需求进行统计和分析，根据教师的排课意愿和学生的选课情况，智能地生成排课方案。其次，系统还需要具备良好的可视化界面，方便教务人员进行操作和管理。此外，系统应具备较好的交互性和稳定性，确保排课过程的正常进行和结果的准确性。
二、系统设计与开发
基于以上的需求分析，我们可以开始进行智能排课系统的设计与开发。首先，我们需要构建一个合适的数据库，用于存储教师、学生和课程等相关信息。通过数据库的建立，我们可以实现对数据的查询和修改，方便系统对学校资源的管理与调度。其次，我们需要设计一套智能算法，通过对教师、学生和教室等资源的状态进行实时监测和分析，生成最优的排课方案。这个算法可以通过机器学习等技术不断优化和调整，提升系统的智能化程度。
三、系统功能与特点
智能排课系统的核心功能是根据学校资源和需求，自动生成合理且高效的课程排课方案。该方案应考虑到教师的工作量和时间安排、学生的学习需求和选课情况，以及教室等资源的利用效率。此外，系统还可以提供具体的排课建议和调整方案，以满足教务人员的个性化需求。并且，智能排课系统应具备一定的灵活性和动态性，能够在教务人员的指导下不断优化和调整。
智能排课系统的特点之一是高效性。传统的排课方式需要人工进行统计、分析和生成方案，耗费了大量的时间和人力。而通过智能排课系统，可以实现大规模资源调度和排课计划的快速生成，大大提高了排课效率和准确性。同时，智能排课系统具备强大的数据处理和计算能力，可以处理复杂的排课需求和约束条件，确保生成的排课方案合理性和有效性。
基于分类优化和优先级算法的自动排课探讨
ＩＳＳＮ １００９—３０４４ ＣｏｍｐｕｔｅｒＫｎｏ￣ｅｄｇｅＡｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ电脑知识与技术 Ｖｏ１．４，Ｎｏ．７，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２００８，ＰＰ．１６４５—１６４６，１６６９
基于分类优化和优先级算法的自动排课探讨
苟正伟．李传东
（重庆大学计算机学院，重庆４０００４４） Ｅ—ｍａｉＬ：ｘ￣ｌ＠ｃｃｃｃ．ｎｅｔ．ＣＲ
ｈｔｔｐ：Ｈｗｗｗ．ｄｎｚｓ．ｎｅｔ．ｃａ Ｔｅｌ：＋８６—５５ １－５６９０９６３ ５６９０９６４
摘要：为解决目前高校自动排课系统设计复杂、排课效率低的问题，提出了一种基于分类优化、优先级算法以及矩阵匹配运算的自
动排课算法。该算法首先对课程进行分类优化，然后按优先级进行计算，其次引入矩阵的迭加匹配运算，将整个问题分层分类处理， 从而使大问题分散在各个子问题当中，并通过逐层处理达到了降低算法复杂性、减少死锁的目的，最终实现自动排课。
关键词：自动排课：分类：优先级
中图分类号：ＴＰ３１２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—３０４４（２００８）３４－１６４５—０２
Ｔｈｅ Ｄｉｓｃｕｓｓ ｏｎ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｃｏｕｒｓｅ Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒｉｏｒｉｔｙ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ
ＧＯＵ Ｚｈｅｎｇ—ｗｅｉ，ＬＩ Ｃｈｕａｎ—ｄｏｎｇ
（ＣｏＨｅｇｅ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００４４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ａｎｄ ｌｏｗ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｃｏｕｒｓｅ ｓｃｈｅｄｕｌｅ ｉｎ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｕｒｓｅ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｕ— ｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓ，ａ ｎｅｗ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｕｒｓｅ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｐｒｉｏｒｉｔｙ ａｌｇｏ－