關(guān)鍵詞：排課系統(tǒng)　智能計算　遺傳算法

 1　計算智能簡述

計算機智能的定義的字面解釋是多種智能方法的集合。他擁有非同一般的能力和推理的不確定性并能在不精確的環(huán)境中學習，是更有效的計算工具，以及建筑智能化系統(tǒng)的方法。目前已經(jīng)在信息數(shù)據(jù)的處理、管理層的重要決策、智能控制、以及故障診斷等等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。其中，最重要的幾種方法是模糊系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法。在處理實際問題時，盡量通過優(yōu)勢互補，協(xié)同工作，只有通過這樣，建筑建筑智能化系統(tǒng)的高性能才會得以實現(xiàn)。

智能系統(tǒng)的研究己經(jīng)有40多年了,已經(jīng)擁有硬，軟件和傳感器技術(shù)作支持，最重要的相關(guān)計算工具的突出作用。傳統(tǒng)的計算方法需要通過清析的描述待求解問題,而計算智能允許不精確和不確定性，試圖找到準確的或不準確的陳述近似解，從而得到易于操作、穩(wěn)健性、低成本的更好的融合，解決了實際的問題。

遺傳算法是在 20 世紀六七十年代由美國 Michigan 大學的 Holland 教授及其學生和同事共同發(fā)展起來的，是一種模擬生物界的自然進化規(guī)律而形成的一種基于全局的直接優(yōu)化搜索算法，并且是一種進化算法。遺傳算法是一個不斷尋找最優(yōu)點的過程，它始終讓整個群體保持進化狀態(tài)。

2　排課系統(tǒng)開發(fā)的意義

如何進行課程編排是在高校教學管理中非常重要的內(nèi)容之一，并且是最為復雜的管理任務(wù)，其實質(zhì)是為教學課程設(shè)置一套適當?shù)慕虒W時間和空間，使整個教學可以有計劃、有秩序地進行。課表編排屬于一類涉及多種因素的組合規(guī)劃合理性安排問題，他要保證在安排課程中，使得學生與教師，以及與教室不發(fā)生任何的種類的矛盾（即上不同課程的兩個以上班級在同一時間使用同一教室，或同一教師在同一時間段安排了多門課程等多種情況），并且要滿足教師的要求和教室規(guī)劃等管理條件。其一，必須詳細了解學校各個學科課程信息以及教師信息。通常指以下事項：課程編排的時間，班級以及相關(guān)課程教師姓名。其二，排課系統(tǒng)的開發(fā)提供方便的檢閱和查找功能。可以查看學生全部課程的信息，可以根據(jù)教室、教師，時間等信息提供課程查詢。其三，可以對課程信息和教師信息進行刪除和編輯。方便管理層對課程進行變動管理，或根據(jù)具體出現(xiàn)的情況手工排課，并實現(xiàn)盡可能的自動排序功能。

3　系統(tǒng)開發(fā)管理

3.1　排課要求屬性

（1）準確性，要求準確地反映時間表和教室里每門課程和任課教師的相關(guān)信息，滿足以下幾點基本要求：同一個教師（班或教室）同一時間被安排只能一門課 ；合班上程的不同學生應(yīng)安排相同時間相同教室上該門課；一個班學生分開上某門同課程應(yīng)安排在相同時間；教室安排不得超過教室資源容量。

（2）容理性，要求嚴格按照教學規(guī)律要求進行課表的編排，在學生更好的掌握知識的前提下，保障教學質(zhì)量，主要表現(xiàn)在：一個班級的課表是均衡的，每天上課的課時數(shù)是均衡的，且整個學期每周安排的課時數(shù)也應(yīng)基本均衡相等；每門課程的時間安排是均衡的，保持同一門課在一周內(nèi)兩次課之間的間隔應(yīng)基本相等，該課的周課時數(shù)也應(yīng)相同；一些較復雜的的重要課程一般安排在上午。

（3）普遍性，要求對各方因素導致而提出的要求應(yīng)盡量給與滿足：同步上課是指滿足教改上的要求即某班級的某些課程安排在統(tǒng)一時間上課；需要某課程安排在指定時間上課或者選修；需要某教師（或某教室）只被安排在特定時間或特定的周次內(nèi)上課。

（4）特定性：教室或者教室的臨時課程調(diào)整安排必須經(jīng)由管理員排課統(tǒng)一調(diào)度，若無提前要求，按默認安排；教師與系統(tǒng)管理員的權(quán)限的分配要不同編排的課表僅滿足準確性要求是沒有實用價值的，還應(yīng)同時滿足容理性、普遍性、特定性的要求。

3.2　排課算法實現(xiàn)

排課問題的難點在于多約束不確定性的解決方案的實現(xiàn)。排課問題因為要受到各種不確定的人為、空間、時間等條件的約束，使得在前提條件相同下，某一課程在課表的可排位置并不唯一。基于以上原因本系統(tǒng)采用了采用了回溯算法進行自動排課。

（1）回溯法的前進限制條件（這樣可以避免回溯的次數(shù)）：盡量把相同班級的課安排在集中的位置教室；為了降低后期手動調(diào)整產(chǎn)生較大矛盾，全校班級的課時間與空間安排應(yīng)該盡量分散；盡量避免同一班級在一個集中時間段上課； 教室的容量和班級的人數(shù)盡量相貼近。

（2）回溯法的回溯條件：上課班級無法在空閑空間教師中找到符合要求的空閑時間安排。在遺傳算法的作用下，基于前進條件進行前進排他選擇，選取優(yōu)先的具有優(yōu)選機制的基因樣本節(jié)點，再根據(jù)回溯條件進行樣本迭代更替，最終得出最有解得課表條件，通知滿足合理性與適用性以及限制性的要求。

4　實現(xiàn)難點

該排課系統(tǒng)在開發(fā)過程中，他的正確性往往不是其成功的決定因素，反而是在數(shù)據(jù)排他以及適用性方面比較難以把握，因此需要注意：教師和管理員對于本系統(tǒng)的權(quán)限的設(shè)置應(yīng)當不相同；在課程設(shè)置上面，某段時間可能學校規(guī)定不可以安排課程；在教師課程時間安排上，某個教師允許其提出在滿足正常教學要求下的特定時間安排，增加整個系統(tǒng)對于教師排課的人性化處理；手動與自動排課的相結(jié)合，解決正常性與個別性的沖突。

5　結(jié)論

排課問題是每個高校都必須要面對的一個實際教學問題，其解決的優(yōu)選與否，直接影響了整個學校的教學秩序是否能夠正常的運行。因此，排課系統(tǒng)的開發(fā)具有非常重要的意義。回溯算法是遺傳算法的一種改進變異，對計算復雜度的消耗較少，且與分枝定界法同時使用時，對于所求解在解答樹中層次較深的問題有較好的效果。將其應(yīng)用于排課系統(tǒng)的開發(fā)能夠快速地得到滿足排課限定條件的結(jié)果，并且能夠提供選擇方案供管理人員手動調(diào)課時使用，消除了某些不能由計算機處理，不確定因素引起的問題，實現(xiàn)管理決策的科學化，對推動教學的發(fā)展也可以起到非常重要的作用。

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