基于遺傳算法的高校網(wǎng)上排課系統(tǒng)引言隨著高校規(guī)模的不斷擴(kuò)大，學(xué)生的日益增多，教學(xué)任務(wù)的繁重性、復(fù)雜性也日益增加。而傳統(tǒng)的手工排課方法效率低下，產(chǎn)生的錯(cuò)誤率高，往往需要大量的人力、物力來(lái)保證排課的質(zhì)量。因此，建立一種高效、優(yōu)化的高校網(wǎng)上排課系統(tǒng)，能夠大大提高排課效率，降低人力和物力成本，同時(shí)也能提高排課的準(zhǔn)確性和靈活性。本文基于遺傳算法設(shè)計(jì)了一種高校網(wǎng)上排課系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用遺傳算法對(duì)排課過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，避免人工排課的低效性和錯(cuò)誤性。系統(tǒng)需求分析1.系統(tǒng)功能（1）對(duì)每個(gè)教學(xué)班級(jí)的課程安排進(jìn)行合理分配。（2）合理分配教師的時(shí)間和地點(diǎn)，保證每位教師的授課任務(wù)得以順利完成。（3）將實(shí)驗(yàn)室、講授教室等教學(xué)場(chǎng)所進(jìn)行合理規(guī)劃，以充分滿足教學(xué)任務(wù)的需求。（4）根據(jù)教學(xué)安排，進(jìn)一步生成教學(xué)進(jìn)度表和考試安排表。2.用戶需求（1）學(xué)生：能夠根據(jù)自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃方便地查看本學(xué)期的課程表和考試安排表。（2）教師：能夠根據(jù)自己的授課計(jì)劃方便地查看所需上課的時(shí)間和地點(diǎn)。（3）管理員：能夠方便地進(jìn)行教學(xué)班級(jí)信息的管理，包括教學(xué)班級(jí)的添加、修改和刪除等。系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)通過(guò)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)，設(shè)計(jì)如下。教室表包含了教室的編號(hào)、名稱、容納人數(shù)、類型等信息。課程表包含了課程的編號(hào)、名稱、學(xué)分、學(xué)時(shí)等信息。教師表包含了教師的編號(hào)、名稱、職稱、任職時(shí)間等信息。班級(jí)表包含了班級(jí)的編號(hào)、名稱、人數(shù)、開(kāi)班時(shí)間等信息。課程安排表包含了教學(xué)班級(jí)和課程、教師以及時(shí)間和地點(diǎn)等信息。2.模塊設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括了登錄模塊、班級(jí)管理模塊、課程管理模塊、教師管理模塊、教室管理模塊、排課模塊、課程表模塊、考試安排模塊等模塊，模塊之間可以相互跳轉(zhuǎn)，方便用戶在系統(tǒng)中進(jìn)行操作。3.排課算法設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用遺傳算法對(duì)排課過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化。我們知道，遺傳算法是一種模擬進(jìn)化過(guò)程的算法，通過(guò)模擬不斷進(jìn)化的過(guò)程，逐步優(yōu)化初始解。具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：（1）首先，生成足夠的隨機(jī)課程安排表，作為種群。（2）通過(guò)計(jì)算適應(yīng)度函數(shù)來(lái)評(píng)估每個(gè)種群的優(yōu)劣。（3）選擇適應(yīng)度函數(shù)最高的一部分種群，作為下一次遺傳進(jìn)化的父代。（4）對(duì)父代進(jìn)行復(fù)制、交叉變異等遺傳進(jìn)化算子，生成下一代種群。（5）重復(fù)執(zhí)行步驟（2）~（4），直至種群達(dá)到預(yù)設(shè)的最終狀態(tài)。算法優(yōu)點(diǎn)：（1）優(yōu)化效果好：通過(guò)遺傳算法的不斷進(jìn)化，優(yōu)化效果較好。（2）靈活性大：排課過(guò)程可以根據(jù)用戶的需求進(jìn)行調(diào)整。（3）適應(yīng)度評(píng)價(jià)準(zhǔn)確：通過(guò)適應(yīng)度函數(shù)的計(jì)算，能夠準(zhǔn)確評(píng)估每個(gè)種群的優(yōu)劣。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)1.系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)采用了B/S（Browser/Server）結(jié)構(gòu)，即瀏覽器與服務(wù)端進(jìn)行交互。2.開(kāi)發(fā)環(huán)境開(kāi)發(fā)工具：Eclipse開(kāi)發(fā)語(yǔ)言：Java、JavaScript數(shù)據(jù)庫(kù)：MySQL服務(wù)器：TomcatWeb框架：Spring、Hibernate3.各模塊實(shí)現(xiàn)（1）登錄模塊：用戶可以通過(guò)該模塊進(jìn)行登錄、注冊(cè)等操作。（2）班級(jí)管理模塊：管理員可以對(duì)教學(xué)班級(jí)信息進(jìn)行增、刪、改、查等操作。（3）課程管理模塊：管理員可以對(duì)課程信息進(jìn)行增、刪、改、查等操作。（4）教師管理模塊：管理員可以對(duì)教師信息進(jìn)行增、刪、改、查等操作。（5）教室管理模塊：管理員可以對(duì)教室信息進(jìn)行增、刪、改、查等操作。（6）排課模塊：利用遺傳算法實(shí)現(xiàn)排課功能，管理員可以查看排課結(jié)果。（7）課程表模塊：學(xué)生和教師可以查看本學(xué)期的課程表。（8）考試安排模塊：學(xué)生和教師可以查看本學(xué)期的考試安排。系統(tǒng)優(yōu)化系統(tǒng)中涉及到強(qiáng)關(guān)聯(lián)的表，因此可以采用數(shù)據(jù)庫(kù)的聯(lián)接查詢操作減少對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作次數(shù)，提高系統(tǒng)性能。另外，由于系統(tǒng)處理大量的數(shù)據(jù)，可以使用緩存技術(shù)來(lái)提高系統(tǒng)的處理速度。結(jié)論本文基于遺傳算法設(shè)計(jì)了一種高校網(wǎng)上排課系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)能夠方便地進(jìn)行教學(xué)班級(jí)的排課，并且可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，提高排課的準(zhǔn)確度和靈活性