關鍵詞：排課系統　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境中學習，是更有效的計算工具，以及建筑智能化系統的方法。目前已經在信息數據的處理、管理層的重要決策、智能控制、以及故障診斷等等領域得到廣泛的應用。其中，最重要的幾種方法是模糊系統、人工神經網絡、遺傳算法。在處理實際問題時，盡量通過優勢互補，協同工作，只有通過這樣，建筑建筑智能化系統的高性能才會得以實現。

智能系統的研究己經有40多年了,已經擁有硬，軟件和傳感器技術作支持，最重要的相關計算工具的突出作用。傳統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展起來的，是一種模擬生物界的自然進化規律而形成的一種基于全局的直接優化搜索算法，并且是一種進化算法。遺傳算法是一個不斷尋找最優點的過程，它始終讓整個群體保持進化狀態。

2　排課系統開發的意義

如何進行課程編排是在高校教學管理中非常重要的內容之一，并且是最為復雜的管理任務，其實質是為教學課程設置一套適當的教學時間和空間，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，班級以及相關課程教師姓名。其二，排課系統的開發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，或根據具體出現的情況手工排課，并實現盡可能的自動排序功能。

3　系統開發管理

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，保障教學質量，主要表現在：一個班級的課表是均衡的，每天上課的課時數是均衡的，且整個學期每周安排的課時數也應基本均衡相等；每門課程的時間安排是均衡的，保持同一門課在一周內兩次課之間的間隔應基本相等，該課的周課時數也應相同；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上課。

（4）特定性：教室或者教室的臨時課程調整安排必須經由管理員排課統一調度，若無提前要求，按默認安排；教師與系統管理員的權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，還應同時滿足容理性、普遍性、特定性的要求。

3.2　排課算法實現

排課問題的難點在于多約束不確定性的解決方案的實現。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）：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整產生較大矛盾，全校班級的課時間與空間安排應該盡量分散；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，選取優先的具有優選機制的基因樣本節點，再根據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　實現難點

該排課系統在開發過程中，他的正確性往往不是其成功的決定因素，反而是在數據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的權限的設置應當不相同；在課程設置上面，某段時間可能學校規定不可以安排課程；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，增加整個系統對于教師排課的人性化處理；手動與自動排課的相結合，解決正常性與個別性的沖突。

5　結論

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，排課系統的開發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。將其應用于排課系統的開發能夠快速地得到滿足排課限定條件的結果，并且能夠提供選擇方案供管理人員手動調課時使用，消除了某些不能由計算機處理，不確定因素引起的問題，實現管理決策的科學化，對推動教學的發展也可以起到非常重要的作用。

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