基于遗传算法排课系统
一、遗传算法介绍:
遗传算法核心的任务是要通过编码体系,给出解决方案的染色体表现规则,首先需要随机初始化一定数量的种群(population),而种群则由一定数目的个体(individual)构成。每个个体实际上是染色体(chromosome),可以通过规则计算出适应度(fitness)。初代种群产生之后,按照优胜劣汰的进化原理,逐代进化产生出优秀的后代。在每代进化过程中,根据个体的适应度大小来选择个体,并借助于自然遗传学的遗传算子(genetic operators)进行交叉(crossover)和变异(mutation),产生新的种群。末代种群中的最优个体经过解码(decoding),可以作为问题近似最优解。退出条件一般为达到最大的迭代次数,比如10000次,另外,就是适应度满足要去,比如达到0.99。基本的流程示意图如下所示:
二、实际的课程编排,由于涉及到大量的老师、班级、教室和课程等要素,因此非常的复杂,借助遗传算法也可能求不出最优解,而只是求出局部最优解,但是利用遗传算法辅助课程编排仍然是一个非常好的手段。一般来说,课程编排过程中,必须满足几个限制条件,否则,给出的课程安排是无效的,具体说明如下:同一时刻,一个教室只能开设一门课程;一个教室是有座位个数限制的,上课的学生总数不能超过教室座位数;同一个时刻,同一个老师或班级学生只能参与一门课程,而不能参与多个课程;教室分多媒体教室和普通教室,有的课程需要多媒体教室,因此,教室配置必须满足课程要求;以上4条限制,都满足的情况下,给出的课程安排才是有效的,但请注意,不一定是最优的,它并未考虑优化条件,比如同一个老师,如果在一天按照多门课程,那么显然有点超负荷工作,或者同一门课程,在同一天,连续开设多次,这样对于老师和学生来说,都有点吃不消。
排课问题涉及将一组课程分配到特定的时间段和教室,同时满足以下约束条件:时间约束:每门课程在固定的时间段内安排,不得与其他课程冲突。
教师约束:每位教师在同一时间段只能安排一门课程。
教室约束:每间教室在同一时间段内只能安排一门课程。
学生约束:每个学生所选课程不得发生时间冲突。
优先级约束:某些课程可能有优先安排要求,如实验课需要安排在特定的教室。
三、界面参考:
排课课表
空教室查询