【正文】 料 在線文檔 . . 在線文檔 . PHP手冊 . 湛德照 . 高校自動排課系統(tǒng)的算法研究與實現(xiàn) . 重慶 ： 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 , 2020 周 次 1— 4周 5— 8周 9— 12周 13— 16周 17— 18周 應(yīng) 完 成 的 內(nèi) 容 查閱文獻，進行需求分析和總體設(shè)計 實現(xiàn) 教室管理系統(tǒng) 的基本功能 研究教室自動分配的算法 實 現(xiàn)教室自動分配功能，整個系統(tǒng)調(diào)試 撰寫論文、準備答辯 指導(dǎo)教師：焦移山 職稱：講師 2020年 3 月 5 日 系級教學(xué)單位審批： 年 月 日 摘要 I 摘要 在信息化的 今天，使用信息管理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行管理已經(jīng)代替了手工管理的方式，該 論文研究的高校教室管理作為教務(wù)信息管理 系統(tǒng) 的一部分，旨在設(shè)計一個基于 B/S 模式的具有管理系統(tǒng)基本功能和自動排課功能的 教室管理 系統(tǒng)。 Second of the system from the requirement analysis, this paper describes the function of the system user requirements。 Arrangement Algorithm。 但從教室的管理角度來說，教室使用越自由，教室的管理的難度就越大。 而且就目 前而言 ,我國高等教育己進入大眾化發(fā)展階段 ,各高校的招生數(shù)量急劇增加 ,給高等教育帶來了深刻的變革。所有的班級總共要在 東區(qū)安排近1200 門課程，每 門課程每周上課節(jié)數(shù)不等。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 上個世紀中葉 ，西方學(xué)術(shù)界就有人開始研究大學(xué)排課問題。 直 到遺傳算法的提出，人們又開始研究使用遺傳算法將排課問題看作是優(yōu)化問題來解決。 （ 3）基于資源匹配的算法。 （ 7）拉格朗日松弛法。 在我國對排課問題的研究始于八十年代時期，從今天來看具有代表性的有：南京工學(xué)院的 UTSS(A University Timetable Scheduling System)系統(tǒng) [3]、清華大學(xué)的 TISER 系統(tǒng)、大連理工大學(xué)的智能教學(xué)組織管理與課程調(diào)度系統(tǒng)、西南交通大學(xué)提出的以課元相關(guān)運算和課元的候選時空片計算為核心的計算機排課算法，延邊大學(xué)根據(jù)人手工排課的方法設(shè)計了計算機自動排課的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法；沈陽電力高等?？茖W(xué)校研制了基于 Client／ Server的開放式智能排課系統(tǒng)等。就教室管理本身而言，設(shè)計這樣的一個系統(tǒng) 可以大大減輕教務(wù)人員 對教師信息管理工作量， 尤其是可以大大減少手工排課所花費的時間，并且從整體而言能獲得比手工排課更加合理的教室分配方案。 （ 2）對該課題進行需求分析 根據(jù)用戶使用需求和現(xiàn)有業(yè)務(wù)流程對系統(tǒng)進行分析并對系統(tǒng) 各個功能的實現(xiàn) 方式進行構(gòu)思和設(shè)計。 （ 4）對系統(tǒng)進行整體設(shè)計 根據(jù)需求分析中對問題的定義將系統(tǒng)分為具體功能的模塊 ， 使 模塊之間 高內(nèi)聚低耦合。 第 2章 相關(guān)技術(shù) 與理論 5 第 2 章 相關(guān)技術(shù)與理論 開發(fā)環(huán)境與工具 根據(jù)當前主流技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用趨勢，本系統(tǒng)的開發(fā)選取了 Apache + PHP + MySQL 經(jīng)典組合作為開發(fā)平臺。 APM 平臺 Apache 是世界使用排名第一的 Web 服務(wù)器軟件。 PHP 是一種 HTML 內(nèi)嵌式的語言，語言風(fēng)格類似于 C語言 ， 語法混合了 C、 Java、 Perl 以及部分自創(chuàng)語法，可以比 CGI 或者 Perl 更快速的執(zhí)行動態(tài)網(wǎng)頁。 MySQL 具有運行速度快、支持多種平臺和支持多種開發(fā)語言的特點。 HTML CSS 和 JavaScript HTML（ Hyper Text Markup Language）即 超文本標記語言或超文本鏈接標示語言，是目前網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用最為廣泛的語言，也是構(gòu)成網(wǎng)頁文檔的主要語言。通過使用 CSS 樣式設(shè)置頁面的格式，可將頁面的內(nèi)容 與表現(xiàn)形式分離。同時也是一種廣泛用于客戶端 Web 開發(fā)的腳本語言，常用來給 HTML網(wǎng)頁添加動態(tài)功能，比如響應(yīng)用戶的各種操作。它集網(wǎng)頁設(shè)計、網(wǎng)站開發(fā)和站點管理功能于一身，具有可視化、支持多平臺和跨瀏覽器的特性，是目前網(wǎng)站設(shè)計、開發(fā)、制作的首選工具。 （ 3） PHP 語言屬于解釋執(zhí)行語言，不需要編譯即可執(zhí)行， Dreamweaver軟件可以完成 PHP 腳本的編寫。啟發(fā)式算法則試圖一次提供一 個 或全部目標。 當課程安排失敗時，使用禁忌搜索法在沖突圖中尋找燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 與該課程可能發(fā)生沖突的課程，對其進行回溯排課。 本章小結(jié) 本章主要介紹研究該課題過程中使用到的一些技術(shù)及其理論。 學(xué)生使用系統(tǒng)的功能要求 （ 1） 每個在校學(xué)生都可以訪問該系統(tǒng)，學(xué)生畢業(yè)之后不可以在使用該系統(tǒng)。 （ 5） 學(xué)生可以對本學(xué) 期自己所修課程的考試信息進行查看，前提是本門課程已經(jīng)安排了考試。 （ 2）在職教師可以通過該系統(tǒng)查看和打印本學(xué)期的個人任課課表。 （ 6）教師可以發(fā)布關(guān)于課程補課或課程更改上課教室的信息。管理員可以對本學(xué)期每間教室的課程表進行查看與打印。 （ 7）管理員學(xué)期初可以清除畢業(yè)離校學(xué)生以及離職教師的登錄權(quán)限并且 可以刪除上學(xué)期與課程安排有關(guān)的信息。 （ 11）管理員可以備份以及恢復(fù)數(shù)據(jù)庫內(nèi)容。經(jīng)過對排課算法的初步學(xué)習(xí)和調(diào)研，使用 PHP 語言可以在有限時間開發(fā)出一個具有實第 3章 需求分析 11 際意義可以滿足用戶要求的對課程進行自動安排的算法。 （ 4）法律可行性分析 本軟件為自主創(chuàng)新的智力活動， 所使用工具都是通過合法途徑獲得， 系統(tǒng)中不存在侵犯他人所有權(quán)的內(nèi)容存在，軟件的調(diào)研背景為本學(xué)校 ， 所有數(shù)據(jù)來源都屬于自己調(diào)查和統(tǒng)計，產(chǎn)品的目標為進行課題研究 不屬于任何商業(yè)活動 ， 軟件所涉及內(nèi)容也與法律無任何沖突 ， 因此從法律角度講開發(fā)該軟件是可行的。 （ 3）同一個教師的不同課程不可以發(fā)生在同一個時間。 軟性條件如下： （ 1）課程應(yīng)該均勻的安排在整個學(xué)期。 （ 5）對每個班級 和教師 而言 ，課程安排最好均勻分布在一周中。就管理系統(tǒng)而言還不得不考慮信息數(shù)據(jù)的完整性需求，因此接下來將從訪問權(quán)限的安全性系統(tǒng)的容錯能力以及系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整性進行分析，確定系統(tǒng)安全性和完整性的需求。由于系統(tǒng) 用戶都屬于學(xué)校成員，因此系統(tǒng)中關(guān)于時間的 設(shè)定都是基于學(xué)周的，當用戶對教室資源進行占用或取消占用時，要對用戶所選時間與當前時間進行比對，用戶占用教室時選擇的占用時間應(yīng)該在當前時間之后，用戶取消教室相關(guān)使用信息時，取消動作發(fā)生的時間應(yīng)該在使用動作落實之前。 數(shù)據(jù)流 程 圖與功能劃分 由于學(xué)生以及教師使用該系統(tǒng)的操作相對簡單且功能劃分也相對明確，因此對于學(xué)生和教師功能模塊在此章暫不贅述，具體內(nèi)容將在下兩章講述。 （ 1）由于排課之前學(xué)校要對本學(xué)期所有應(yīng)該安排的課程進行選定，因此系統(tǒng)應(yīng)生成最新教室資源的統(tǒng)計表，教務(wù)工作者在課程安排時要注意課程安排的總學(xué)時應(yīng)該不超過本學(xué)期教室時間資源總數(shù)的 80%，以免課程過多最終導(dǎo)致部分課程無法調(diào)度安排失敗。在導(dǎo)入數(shù)據(jù)之前，管理員應(yīng)將上學(xué)期已失效的數(shù)據(jù)刪除并設(shè)置本學(xué)期 的起始截止時間，該功能由系統(tǒng)實現(xiàn) ，系統(tǒng)導(dǎo)入結(jié)束顯示導(dǎo)入失敗的信息，由管理員和教務(wù)人員配合對導(dǎo)入失敗的信息進行核對（核對過程屬于人工操作），核對完成后再次將正確的數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫。 名字：教學(xué)樓基本信息 描述：本校所有教學(xué)樓的信息 定義：教學(xué)樓基本信息 =教學(xué)樓 ID+教學(xué)樓所在校區(qū) +教學(xué)樓名稱 位置：保存至數(shù)據(jù)庫 名字：教室基本信息 描述：本校全部教室的基本信息 定義：教室基本信息 =教室 ID+所屬教學(xué)樓 ID+教室類型 +教室座位數(shù) 位置：保存至數(shù)據(jù)庫 名字：統(tǒng)計的教室數(shù)據(jù) 別名：教室統(tǒng)計一覽表 描述：對本校全部教室按校區(qū)類型和大小進行分類統(tǒng)計 定義：教室統(tǒng)計一覽表 =教室所在校區(qū) +教室類型 +教室大小 +該類教室總數(shù) 位置： 輸出至打印機 名字：課程及用戶信息 別名：教務(wù)處學(xué)期數(shù)據(jù)報表 定義：教務(wù)處學(xué)期數(shù)據(jù)報表 =教師表 +課程信息表 +班級信息表 +學(xué)生表 位置： Excel 文檔 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 名字：課程信息 描述：本學(xué)期所有學(xué)要安排的課程信息 定義：課程信息 =課程 ID+課程名 +課程起始學(xué)周 +課程結(jié)束學(xué)周 +課程全部課時 +開課學(xué)院 +任課教師 ID+所需教室類型 +出席課程班級 位置：保存至數(shù)據(jù)庫 教務(wù)處學(xué)期數(shù)據(jù)表 名稱：課程安排信息 描述：系統(tǒng)對課程上課地點的安排結(jié)果 定義：課程安排信息 =安排編號 +上課教室編號 +上課星期 +上課課節(jié) +任課教師 ID 位置：保存至數(shù)據(jù)庫 名稱：課程時間安排信息 別名：手工課程安排時間表 描述：教務(wù)人員提供的用于課程手動安排的課程時間信息 定義：課程時間安排信息 =課程 ID+教室校區(qū) +教室類型 +上課人數(shù) +課程起始學(xué)周 +課程結(jié)束學(xué)周 +上課星期 +上課課節(jié) 位置：保存至數(shù)據(jù)庫 名稱：用戶信息 描述：系統(tǒng)所 有用戶的信息 定義：用戶信息 =教師信息 +學(xué)生信息 +管理員信息 位置：保存至數(shù)據(jù)庫 教務(wù)處學(xué)期數(shù)據(jù)報表 名稱：教師信息 描述：本學(xué)期所有進行授課的教師的基本信息 定義： 教師信息 =教師 ID+教師名稱 +教師所屬學(xué)院 +個人密碼 位置：保存至數(shù)據(jù)庫 教務(wù)處學(xué)期數(shù)據(jù)表 第 3章 需求分析 17 名稱：學(xué)生信息 描述：所有在校學(xué)生的基本信息 定義：學(xué)生信息 =學(xué)生 ID+學(xué)生姓名 +學(xué)生所在班級 ID+學(xué)生密碼 位置：保存至數(shù)據(jù)庫 教務(wù)處學(xué)期數(shù)據(jù)表 名稱：班級信息 描述：本校全部班級的信息 定義：班級信息 =班級 ID+班級入學(xué)年份 +班級所屬學(xué)院 +班級 所屬專業(yè) +班級編號 +班級學(xué)生人數(shù) 位置：保存至數(shù)據(jù)庫 教務(wù)處學(xué)期數(shù)據(jù)表 本章小結(jié) 本章 的需求分析 主要介紹了系統(tǒng)開發(fā)前進行的準備工作，系統(tǒng)需求分析做的好壞直接關(guān)系到系統(tǒng)開發(fā)過程 的難易程度，因此本章從多個角度對系統(tǒng)進行描述，第一節(jié)問題定義的內(nèi)容是開發(fā)者在和用戶進行溝通后從用戶的角度確定系統(tǒng)開發(fā)主要該解決的問題；第二節(jié)可行性分析是綜合考慮各方面的客觀因素確定本系統(tǒng)是否可以去研究開發(fā)；第三節(jié)數(shù)據(jù)流程圖及功能劃分的內(nèi)容是在了解用戶的需求后，綜合考慮當今技術(shù)背景，通過對整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)的流動對系統(tǒng)的邊界進行明確的劃 分，確定了那些工作應(yīng)由系統(tǒng)實現(xiàn)，那些內(nèi)容需要人配合系統(tǒng)實現(xiàn)；最后一節(jié)是對第三節(jié)的補充，以數(shù)據(jù)字典的形式解釋數(shù)據(jù)流程圖中出現(xiàn) 的主要的數(shù)據(jù)對象的內(nèi)容。 （ 3）然后根據(jù)系統(tǒng)所需實現(xiàn)的功能分析各個主體應(yīng)該具有的屬性，并確定主體之間的聯(lián)系以及聯(lián)系的屬性。 （ 7）使用可視化操作工具 phpMyAdmin 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫以及數(shù)據(jù)庫表，聲明表中的主鍵和外鍵，并在表之間添加聯(lián)系，完成數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建。 表 41 學(xué)院信息表 字段 類型 長度 備注名稱 *academy_id int 8 學(xué)院編號 academy_name varchar 20 學(xué)院名 academy_area varchar 5 學(xué)院所在校區(qū) 表 42為教學(xué)樓表，用于保存全校所有教學(xué)樓的信息。其中，subject_sweek以及 subject_eweek的含義分別為課程安排成功之后課程的開課以及結(jié)束學(xué)周； subject_axeam 用于標記該門課程是否已經(jīng)安排開考試； subject_room_type 以及 subject_area 兩條屬性在課程導(dǎo)入時已經(jīng)定義，分別表示 希望課程被安排教室的類型和校區(qū)，屬于排課條件，排課結(jié)束第 4章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計 21 之后兩條數(shù)據(jù)再無意義； suject_arr 也屬于課程安排輔助信息，用于表示課程是否已經(jīng)被安排教室。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 表 48 課程班級關(guān)系表 字段 類型 長度 備注 名稱 *a_subject_id int 16 課程編號 *a_class_id int 16 上課班級編號 表 49為教室信息表，用于保存本校全部的教室信息。該優(yōu)先級由于比較發(fā)布日期相同的通知顯示的先后順序。 表 411 教室占用信息表 字段 類型 長度 備注名稱 *o_id int 16 占用編號 o_room_id int 16 占用教室編號