【正文】 har(10)表44語音課體育課上機(jī)課位置表：Y_T_STable 44 the place table：Y_T_S編號數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)項別名數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)項含義1類別categoryChar(1)區(qū)別三類教室2教室名roomnameChar(15)3教室編號roomIDsmallint4班級classChar(15)加上班級就可以確定班級上課的位置范圍5學(xué)院academyChar(15)表 45 理論課教室表：LLKAddressTable 45 the classroom table of theory course：LLKAddress編號數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)項別名數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)項含義1學(xué)院AcademyChar(20)2班級classChar(15)3教學(xué)樓TbuildingChar(10)表46 學(xué)院表：AcademyTable 46 academy table：Academy編號數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)項別名數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)項含義1學(xué)院academyChar(20)2學(xué)院編號academyIDChar(10)主鍵表47 專業(yè)實驗課位置表：ZYSYRoomTable 47 the lab classroom place：ZYSYRoom編號數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)項別名數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)項含義1學(xué)院academyChar(20)2教室名roomnameChar(15)3教室編號roomIDsmallint4班級classChar(15)5容納人數(shù)containSumsmallint表48 位置表：AddressTable 48 place table：Address編號數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)項別名數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)項含義1學(xué)院academyChar(15)唯一2教學(xué)樓TbuidingChar(10)3班級ClassChar(15)表49 教師_課程表T_CTable 47 teacher and course table編號數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)項別名數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)項含義1教師名Tnamechar(10)2教師編號TnoSmallint主屬性3課程courseChar(15)4課程編號courseNoSmallint主屬性表410 教師表：TeacherTable 410 teacher table：Teacher編號數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)項別名數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)項含義1教師名Tnamechar(10)2教師編號TnoSmallint唯一3學(xué)院academychar(15)4年齡TageSmallint正整數(shù)5職稱Titlechar(10)表 411開課任務(wù)表：ClassTaskTable 411 the plan table：ClassTask編號數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)項別名數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)項含義1開課學(xué)期semesterChar(15)主屬性2學(xué)院academyChar(15)3班級classChar(15)主屬性4教師名Tnamechar(10)5教師編號TnoSmallint主屬性6課程編號courseNoSmallint7人數(shù)Pnosmallint8課程coursesmallint9課程屬性courseAtrrchar(15)10周數(shù)weekSumSmallint11上課次數(shù)timesSmallint12是否固定IsSettledChar(1)為0則不固定13固定時間位置TimePitchsmallint表412 課表：CourseTableTable 411 course table：CourseTable編號數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)項別名數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)項含義1開課學(xué)期semesterChar(15)主屬性2學(xué)院academyChar(15)3班級classChar(15)主屬性4教師名Tnamechar(10)5教師編號TnoSmallint(2)主屬性6課程courseChar(15)7地點(diǎn)addressChar(20)主屬性8周數(shù)weekSumSmallint(2)9時間timeChar(15)主屬性 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計這一環(huán)節(jié)也是很重要的，它要綜合考慮存取時間、存儲空間利用率和維護(hù)代價三方面的因素。對于排課問題要進(jìn)行的分析主要有:教學(xué)計劃、各學(xué)院教學(xué)任務(wù)、教室基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、時間模式、開課任務(wù)、及各種課表等數(shù)據(jù)。本文的數(shù)據(jù)庫設(shè)計及其實現(xiàn)如下： 概念模型設(shè)計 因為概念結(jié)構(gòu)是面向現(xiàn)實世界的，用戶容易理解，能夠參加設(shè)計討論，提出意見，在將分析結(jié)果抽象為邏輯數(shù)據(jù)庫時可以降低設(shè)計的難度。關(guān)聯(lián)容器的使用方法如圖6所示：圖6容器結(jié)構(gòu)圖完成種群初始化后，個體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下圖示：圖7 個體結(jié)構(gòu)圖4另外，在初始化種群時，基于容器的容器使其更加簡捷。按種群規(guī)模的大小ZQS，產(chǎn)生一定數(shù)量的個體，每個個體都存放到一個按序編號的表中，由這些個體組成初始種群。如此循環(huán)bjs次，產(chǎn)生了與班級數(shù)目對等的染色體數(shù)目。如產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)對應(yīng)的時間片中己有數(shù)據(jù)，則重新產(chǎn)生，直到將所有教師編碼無重復(fù)地填入該行中。 對每一個課程表可以形成一個二維數(shù)組kcb (25,bjs)，每一列就表示一個班級的課表。其中ZQS為種群大小。為了更好地闡述排課遺傳算法，定義排課遺傳算法名詞：a.“基因”——混合型的教師編碼，即TIT25時間片中的值；b.“染色體”——班級名稱與TlT25中的“基因”組成的串；c.“個體”——由bjs（班級數(shù)）個染色體組合而成的二維數(shù)據(jù)表，即對應(yīng)于一張課表。在大多數(shù)，每周上6學(xué)時的課程不會太多，大多數(shù)時4學(xué)時和2學(xué)時； 通過以上把課程與教師等同的處理后，原課表的五要素(班級、教室、課程、時間、教師)轉(zhuǎn)化為四要素(班級、課程、時間）和班級。對于每一門課程既可能只上一次(規(guī)定2學(xué)時課占用一個時間片)，也可能上多次，如4學(xué)時、6學(xué)時等。區(qū)分：計算機(jī)專業(yè)的實驗課是和非計算機(jī)專業(yè)的上節(jié)實驗課不同的，他們有自己的實驗室，屬于專業(yè)實驗課。 為了解決“特定資源”沖突問題，可在教師編碼中加上2B表示該教師所教授的課程的性質(zhì)。 我們給了15bit去表示教師，15bit能表示215個數(shù)，足矣滿足任何一所高校的教師編號，所以，在數(shù)據(jù)庫里，教師表里教師編號的數(shù)據(jù)項要為短整型。下面我們給了很清晰的解釋：圖4 編碼結(jié)構(gòu)圖下面我們對每個字段給予解釋： 有些教師的課程是固定在某個時間段的，所以在排課過程中，判斷第一位就可以得知可否移動此基因片。構(gòu)造合適的基因結(jié)構(gòu)是遺傳算法能否順利實現(xiàn)的關(guān)鍵，設(shè)定混合式的教師編碼作為本系統(tǒng)遺傳算法的“基因”。(5)班級+課程+教師+時間的記錄集的產(chǎn)生。(3)遺傳操作:包括選擇算子、交叉算子和變異算子，產(chǎn)生子代，逐漸優(yōu)化。(1)沖突檢測和消除:初始化種群后，先對其進(jìn)行各類沖突的檢測，如存在沖突則消除它，而且在每次產(chǎn)生下一代后都要進(jìn)行沖突檢測。這塊的設(shè)計在整個系統(tǒng)是最重要的，效率的高低，課表的優(yōu)劣都由本模塊確定。 可以把排課過程常見的約束條件分類羅列如下表22所示，這些約束條件也比較符合排課過程的實際情況。其中基本硬約束是指教師、學(xué)生和教室在時空概念上發(fā)生了不可能發(fā)生的事情，既是時間，空間，人之間的矛盾，它是排課過程中最基本的約束條件，也是眾多排課模型中都要涉及的約束條件；硬約束是根據(jù)學(xué)校的實際情況，排課時必須遵循的原則，否則將會導(dǎo)致排課結(jié)果無意義，所以要因地制宜；軟約束是指排課過程中滿足更佳但不滿足又無妨的約束條件，這些條件的目的就是使課表更加人性化，每個排課都是要突出解決軟約束這個問題的，違背這些約束就與實際情況相悖。而對教師、教室、學(xué)生及時間等幾部分資源進(jìn)行最優(yōu)化組合配置，才能保證充分發(fā)揮各資源的優(yōu)勢和提高教學(xué)質(zhì)量。避免沖突也是排課問題中要解決的核心問題。此圖描述了功能模塊圖，如圖2示：圖2 功能模塊圖Chart 2 the function model chart 排課是將教師與學(xué)生在時間和空間上根據(jù)不同的約束條件進(jìn)行排列組合，在此同時也要安排課程，以使教學(xué)正常進(jìn)行。它的實現(xiàn)運(yùn)用了遺傳算法中的選擇、交叉、變異等操作，對算法得出的結(jié)果中最好的一個個體保留，就是要求的結(jié)果，雖然不是最完美符合的，但是它的適應(yīng)度值已經(jīng)完全可以符合學(xué)校教學(xué)所要求的了。還有對已排好的課程做一些調(diào)整操作。 這個模塊很好的解決了每個學(xué)院不同的特殊情況，以教師為重點(diǎn)，學(xué)院可以隨意調(diào)整。根據(jù)業(yè)務(wù)分析和數(shù)據(jù)分析，可得出排課系統(tǒng)主要完成以下幾個功能:這一模塊首先是每個學(xué)院從教學(xué)計劃中安排自己學(xué)院的開課任務(wù)書，具體就是對本學(xué)院課程和教師的安排。每個教室在同一時間內(nèi)只能接納一門課程的授課，并且教室容量應(yīng)該大于等于上課的人數(shù)。本文在地理位置上是學(xué)校統(tǒng)一規(guī)劃，進(jìn)而綜合解決位置問題，學(xué)校要規(guī)劃好各個學(xué)院的學(xué)生在哪些教學(xué)樓里就近上課，而這樣做的目的就是為了減少學(xué)生和教師的走動范圍。(5)“特殊課”問題：像體育課，要跟硬件設(shè)施有關(guān)，故要妥善處理。(3)“多學(xué)時”問題:對于有些課程既可能只上一次，既2學(xué)時課程，而有些課程可能上多次，如4學(xué)時、6學(xué)時等，多學(xué)時的課程如何處理也是在編排課程表時必須解決的問題。在處理課程與教師時要注意以下幾個問題:(1)“授一班多門課”問題:同一教師可以只上一門課，也可上多門課，如果同一教師在同一個班級教授多門課程，那么把課程和教師作同一變量考慮就會引起課程的混亂，此問題須分情況解決，我們將在系統(tǒng)設(shè)計中，學(xué)院安排開課任務(wù)時解決此問題。如普通教室、語音室、操場、實驗室或機(jī)房等等。每個課程都要有授課教師。我們在此系統(tǒng)的排課都是按一個大節(jié)開設(shè)的，符合按25個時間片劃分的設(shè)計，但確有少量的課程的周學(xué)時數(shù)為單數(shù)，如“3學(xué)時”或“5學(xué)時”，在此仍按“4學(xué)時”或“6學(xué)時”進(jìn)行編排，雖然這會浪費(fèi)一小節(jié)課程。 表21周時間片分布表Table21 the management table of the week time slip 周一周二周三周四周五T1T6T11T16T21T2T7T12T17T22T3T8T13T18T23T4T9T14T19T24T5T10T15T20T25根據(jù)時間片編號，可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為125的表格。用Tl, T2,......,T25表示，其中TI, T2, T