基于遗传算法的排课问题研究及其应用

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1、摘要排课是学校教学管理中十分重要确又相当复杂的管理工作之一，随着高校教育事业的发展，学生人数的不断增加，在教室资源有限的前提下课程编排显得更加繁重，同时课程的编排也成为教学管理工作的关键，在一定程度和深度上影响着学生培养与教学质量的提高。本文将遗传算法和多目标优化理论应用于排课问题的求解，提出一个课表方案的随机生成和优化算法，能够较大程度地反映实际排课情况和尽量达到多个目标最优。本论文的主要工作包括:①详细讨论了排课问题中的影响因素、主要约束条件，分析排课问题的求解难点和目标，用数学模型完整地描述了排课问题，并提出求解排课

2、问题方案的总体思路和技术路线。②针对排课问题设计了基因编码方案、染色体结构以及遗传算子，并提出了个体适应度评价函数的计算方法。③以JSP为前台开发工具，MYSQL为后台数据库，设计并实现了基于遗传算法的自动排课系统。④利用上述基于遗传算法的排课优化算法进行求解，并对系统一些中间参数进行跟踪分析，从实验的角度论证算法的可行性。本文重点研究了排课遗传算法对排课系统效率的影响。研究发现，通过构建遗传算法的混合式基因编码、改进杂交方式、量化教师上课时间偏好权值参数，能显著降低算法的复杂性，提高排课系统的搜索效率。实验结果表明，其过

3、程的目标值跟踪显示，算法稳健趋优，所得结果令人满意。关键词：遗传算法，排课，个体适应度评价函数IABSTRACTTimetableproblemisoneoftheveryimportantandcomplicatedworkinschoolteachingmanagement.Withthedevelopmentofthecollegeeducation,thenumberofstudentsincreasingcontinuously,itbecomesaheaviertasktoarrangecoursesunder

4、theconditionoflimitedclassroomresource.Meanwhile,coursearrangementhasalsobecomeakeyfactorinteachingmanagement,whichtosomeextenthassomeinfluencesonstudenttrainingandtheimprovementofteachingquality.ThisthesisappliesGeneticAlgorithmandmulti-objectiveoptimizationtheor

5、ytotheresolutionoftimetableproblems,andproposestherandomproductionandoptimizationalgorithmoftimetableschedule,whichcantoalargeextentreflecttheactualtimetablesituationaswellastriestoobtainmulti-objectiveoptimization.Themaintaskofthisthesisincludes:①Adetaildiscussio

6、noftheinfluentialfactorsandmainrestrainingconditionsintimetableproblem.Ananalysisofresolutiondifficultiesandobjectsintimetableproblem.Adescriptionoftimetableproblemwithmathematicalmodelandanoverallplanandtechnicallinefortheresolutionoftimetableproblems.②Aimingatti

7、metableproblems,designingthegenecodingscheme,chromosomestructureandgeneticoperator,proposingtheresolutiontoindividualfitnessevalutionfunction.③WithJSPastheforegrounddevelopmenttoolandMYSQLasthebackgrounddatabase,designingandimplementingtheautomatictimetablesystemb

8、asedonGeneticAlgorithm.④EmployingtheabovetimetableoptimizationalgorithmbasedonGeneticAlgorithmtoresolvetheproblemsandcarryingoutfollowinganalysisofsomei