第一章 论文的组织结构
论文总共由七章组成:第一章:绪论。主要论述课题的背景、研究的现实意义和排课问题以及遗传算法的国内外研究现状。通过对遗传算法特点的介绍以及排课时遇到问题的常用的一些解决方法,同时在分析比较常见的用来解决一些排课问题方案的基础之上,再引导出遗传算法在处理排课问题的长处。第二章:相关的技术和理论,最重要的是针对遗传算法的基本原理进行了深入的分析,特别是结合实例进行了研究,讨论了遗传算法的收敛性。。第三章:排课问题及模型分析与排课算法的研究。在这一章主要是对具体的排课算法进行了建模,讲一个排课问题模型化为数学模型,然后指出排课涉及到的因素和束缚条件,又分析了排课问题的不确定性和组合爆炸,阐述排课问题的解决目标,为排课系统的创造与实现提供了非常有力的理论指导。第四章:具体的软件系统的开发设计,这里指出了排课软件系统的构成,给出了数据库的设计。第五章:排课系统主要功能模块,介绍了排课系统的主要功能模块和业务流程。该系统不仅能够满足手动排课的功能,而且把前面的自动排课融入进去,大大提高了教学管理的效率。第六章:系统测试与运行情况,排课系统在浙江水利水电专科学校的具体应用情况,验证系统的可行性、效率,以及还需改进的地方。第七章:结论,介绍论文的主要工作及论文的不足与展望。
第二章 遗传算法原理详细分析
遗传算法的基本指导思想正是在模拟生物界遗传学的遗传过程的基础上,遗传算法用基因代表问题的参数,用染色体代表(用二进制码表示)解释问题的解,因此就得到一个由拥有各种不同的染色体组成的群体。该群体在特定的问题环境里生存与竞争,适者有最强的机会生存并繁衍后代。繁衍的后代随机继承了父代的最优特征,并也遵循这个生存环境的控制继续同样的过程。群体的染色体都将在环境中逐渐适应,并且不断进化,最后达到最适应环境的类似个体,也就是得到了问题的最优解.值得一提的是,目前的遗传算法是在达尔文的生物进化论学说的基础上提出的,该学说有利于我们用计算机解决复杂问题,而它本身完全正确与否并不是关键(目前生物界的科学家对该学说尚有保留)。由于遗传算法是由进化论和遗传学机理而产生的直接搜索优化方法;故而在这个算法中要用到各种进化和遗传学的概念。首先给出遗传学概念、遗传算法概念和相应的数学概念三者之间的对应关系。遗传算法的步骤遗传算法操作过程跟生物学上生物遗传进化的过程非常相似,它主要包括了三个基本操作:选择、交叉、变异。遗传算法的基本步骤主要是:首先把问题的解用“染色体”来表示,在遗传算法中就是以二进制编码的串,在遗传算法执行之前,给出一群“染色体”作为假设的可行性解.然后,再把这些事先假设的可行性解置于问题的环境中,根据适者生存的原则,从这些假设的可行性解中选择出较适应“环境”的“染色体”进行复制,接着通过交叉、变异等一系列过程就产生更加适应环境的新的“染色体”群。就这样经过一代代地进化,最后就得到与环境最适应的一个“染色体”,而这个“染色体”就是问题的最优解。
第三章 排课算法研究与设计...........................................18
3.1 排课问题的要素分析 .......................................... 18
3.2 排课系统的约束条件 .......................................... 19
3.3 系统的求解目标 .............................................. 20
3.4 系统求解基本过程 ............................................ 20
3.5 系统的详细求解 .............................................. 23
3.5.1 遗传算法基因编码......................................... 23
3.5.2 染色体的表示............................................. 24
3.5.3 产生初始种群............................................. 24
3.5.4 杂交及变异............................................... 24
3.5.5 冲突的检测与修正......................................... 25
第四章 系统的开发与设计...........................................26
4.1 系统需求与建设目标 .......................................... 26
4.1.1 系统功能要求............................................. 26
4.1.2 系统应用限制............................................. 26
4.1.3 系统开发的目标........................................... 27
4.2 系统功能模块设计 ............................................ 27
4.3 数据库设计开发 .............................................. 28
4.3.1 数据流程图............................................... 28
4.3.2 数据库 ER 模型............................................ 28
4.3.3 数据库逻辑结构........................................... 29
第五章 主要功能模块实现...........................................32
5.1 系统的特点简介 .............................................. 32
5.2 系统的主要实现 .............................................. 34
5.2.1 系统模式................................................. 34
5.2.2 排课的工作流程........................................... 35
5.2.3 功能模块................................................. 37
结论
统观全文,主要做了如下的工作:
(1)在参照了排课算法的大量文献上,根据排课的需求,依据排课时的实际考虑因素,设计基于遗传算法的排课方案、数据结构、主要算法。系统完整地讨论了排课问题中的影响因素,完整地描述了排课碰到的一些问题,并且提出了碰到的问题求解方法的技术路线。
(2)系统的研究了遗传算法的特性、主要约束条件、求解目标和难点,并且结合排课数学模型对遗传算法的编码作了改进以便更加适合课表问题的交叉算子的设计。利用遗传算法编码和遗传操作设计排课测试系统,并给出相应的分析。
(3)本论文针对高校课表编排存在的普遍问题和在本校排课过程中的遇到的一些具体问题,与相关教务处负责排课人员反复探讨,并且对本校排课现状通过任课老师和学生进行详细的需求调研,从而设计排课系统的各个数据结构和需要的功能模块等。在分析遗传算法做为应用上的特点以及涉及到的关键要素基础上,对排课的难点、疑点以及目标等问题进行了求解。(4)根据高校排课系统算法的设计,实现可行的排课系统并对其进行测试,最后给出相应的分析。能够完成课程安排的手动和自动排课功能及各种相关表格的打印。同时也设计了部分系统维护功能,以便于管理人员进行用户密码和权限管理功能。对于数据的一致性的问题也通过程序进行了有效的解决。