3.1排课中的基本原则
在课程的编排中应遵循一定的规则, 只有按照基本规则来进行课程的编排才能够减少冲突的发生, 这些基本规则主要有以下几条:
1) 同一班级的学生在同一时间(某些特定的选修课时间除外) 不能安排两门课程
2) 同一教师在同一时间不能安排两门课程
3) 同一教室在同一时间不能安排两门课程
4) 同一时间安排的课程总数不能大于所能提供的教室总数
5) 某一课程参加学习的总人数不应大于所安排教室的座位数
6) 所提供教室的属性与课程所需教室的属性一致
在时间、教师、班级、教室、课程这五维关系中, 时间、教师、班级三者之间存在着紧密关系。相对而言, 教室与它们关系就不那么密切。
3.2排课的基本要求
课程的安排不是任意的, 为了达到最好的教学效果应遵循一定的要求。这些要求主要有:
1) 要尽量为所排课程安排上该类课效果最好的时间
2) 课程在一周上多次时, 要有一定的间隔性
3) 公共课等涉及面广、学时多的课程应优先处理
4) 对同一教师, 同一上课对象应尽量选择相对固定的几个教室
5) 对同一个班级的课程应选择相对固定的教室
6) 连着的课的教室选择不应相隔太远
7)同一天有几门课时尽量把课分散
8) 优先满足一些特殊要求(比如有些教室喜欢上上午的课,可以优先满足)
3.3基于时间片优先级排课算法描述
在描述算法之前我们把一些概念先讲清楚。在这里我们把从行政角度分的班叫自然班,把在同一个教室上课的班叫做排课班。在大学里有些公共课是几个排课班通过多媒体来一起上的,我们把这个排课班的总和叫做公共班。班级、教室、教师、课程都维护着自己的一张课表。对课表的每个表元(如星期一的第一节课)在这里称做时间片。
基于时间片优先级排课算法以排课班为单位,围绕着各对像(自然班、教室、教室)的时间表选择合适的时间片。
<!--[if !supportLists]-->1.<!--[endif]-->算法流程图
<!--[if !vml]--><!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->2.<!--[endif]-->算法的伪代码描述
输入:教师(teacher1,teacher2,…………….teachern)
教室(room1,room2,…………………roomn)
班级(class1,class2,………………….classn)
课程(course1,course2,………………coursen)
各教师、教室、班级、课程时间片的优先级
排课班(schudel_class1,schudel_class2………schudel_classn)
输出:已经排好课表的教师、教室、班级
Procedure schudeling(teacher,room,class,course,schudel_class,public_class)
//初始化一张空的时间表,对该时间表的每个时间片的优//先级初始化为高级
Init Time_table
//对排课班进行处理
For every schudel_class do:
If(!Check_Have_despose(schudel_class)) //假如该排课班尚未排课
Begin:
Time_table=Time_table & get_all_class_time_table(schudel_class)
Time_table=Time_table & get_room(schudel_class);
Time_table=Time_table & get_teacher(schudel_class);
Course=get_course(schudel_class);
//假设只有两节连堂及三节连堂那种课
Int iCount2=0;//那门课两节连堂的次数
Int iCount3=0;//那门课三节连堂的次数
//得到课程每周的课时数
Int course_count=get_couse_count(Course);
//得到每周的连课情况
Parse_couse_count(course_count,&iCount2,&iCount3);
//根据iCount2,iCount3,以及Time_table为该排课班选择N个
//(N=iCount2+iCount3)适当的时间片,保存在CPoint变量中
CPoint po;
LList<CPoint>* cp
Int priority[7]=0;
//得到每天的优先级的总和
Loop:I=0 until I=6 do:
Loop: J=0 until J=6 do:
Begin:
Priority[I] =Priority[I]+ Time_table.time_piece[I][j]
End Begin
//得到优先级总和最大的那天,我们认为那一时间最闲
//适宜安排课程
int number=get_number(priority[7]);
BOOL fail
While iCount2>0 do:
Begin:
fail=Get_Time_Pieces(2,&number,po);
if(!fail) then do
begin:
iCount2--;
cp->append_list(po);
end begin
else
break;
End Begin
While iCount3>0 do:
Begin:
fail=Get_Time_Pieces(3,&number,po);
if(!fail) then do:
begin:
ICount3--;
Cp->append_list(po);
End begin
Else
Break;
End Begin
//根据*cp的数据及schudel_class的数据对schudel_class中的自然班,所得到的教室,
// 老师的课表进行回写
if(!fail) do
WriteBack(schudel_class,cp);
Else then
RollBack(schudel_class,cp);//把先前选好的教室,老师给”擦除”掉
End Begin
End Schudeling
算法里面有到的一些函数解释:
BOOL check_for_dispose(schudel_class):以排课班为参数,判断该排课班是否已经排好课,排好了返回treu,否则返回false
‘&’操作:该操作是对两个课表的运算,返回一个新课表;得到的课表的时间片为所运算的课表对应时间片的较小值
CTime_table& get_all_class_time(schudel_class):以排课班为参数,得到该排课班所有自然班课表的&,返回得到的新课表
CTime_table& get_room(schudel_class):以排课班为参数,为该排课分配所有合适的教室,并把所得到的教室的课表求&,返回新课表
CTime_table& get_teacher(schudel_class):以排课班为参数,为该排课班选择一合适的教师,并返回该教师的课表
Ccourse get_course(schudel_class):以排课班为参数,得到该排课班的课程,并返回之
Int get_course_count(Ccourse):以课程为参数,得到该课程每周所需上的课时数,并返回之
Parse_course_count(int&,int&,int&):分析get_course_count所返回的数值,把该数值以2节连堂和3节连堂分开(在这里假设只有2节连堂和3节连堂两种情况)
Int GetNumber(int*):传进一整型数组,得到该整型数组中的最大值的下标,并返回之
WriteBack(schudel_class,Llist<CPoint>*):根据Llist<CPoint>* 中的时间片值,更新public_class中的教师,班级,教室的时间表信息
RollBack(schudel_class,Llist<CPoint>*):擦除前面步骤在排课班、教师、班级、教室中写下的数据
计算机排课是个复杂的过程,在数据量大,约束条件多的条件下,通过人工干涉达到合理排课是非常重要的。人工干涉包括在排课前的一些数据输入工作,人工进行些预排课,排完课后对课表进行适当的调课。
3.4算法分析
此算法属于贪心算法。每次对教师、教室资源的选取都是取当前最优的数据。此算法对按照教师、教室、班级的优先级取最优值,所以对各对象的一些特殊要求会很明显的体现出来,在教师、教室资源不紧缺的情况下,此算法能排出相对合理的课程。相对于上一章介绍的两个算法,在处理各种特殊要求的能力上有明显的优势。
参考网站:
参考文献:
[1] “An Average Case Approximation Bound for Course Scheduling by Greedy Bipartite Matching” Gary Lewandowski1, Prakash Ojha2, Jennifer Rizzo1, and Abigail Walker1 Xavier University, Mathematics and Computer Science Department
[2] “ A column generation scheme for faculty time-tabling “ Paolo Sera.ni, University of Udine, Italy
[3] Timetabling using a Steady State Genetic Algorithm Ender Ozcan, Alpay Alkan
Yeditepe University Department of Computer Engineering,
[4] 基于优先级自动排课算法PCSA 的设计与实现方案 陈 谊, 杨 怡, 张国龙, 王尚忠 北京工商大学计算机学院
[5] 基于课元相关运算的高校排课算法董艳云 钱晓群 张宇舒 西南交通大学
[6] 《Visual C++.NET宝典》Tom Archer ,Andrew Whitechapel编著,电子工业出版社
[7] 《Visual C++ 6.0 网络及Interner 开发指南》 李博轩 著 清华大学出版社2000
[8] 《Visual C++6.0 项目案例导航》 扬小平 著 科学出版社
[9] 《学用Visual C++6 .0》 [美]Davis Chapman 著 骆长乐 译 清华大学出版社 西蒙与舒斯特国际出版公司
[6] 《数据库系统概念》 [美] Abraham Silberschatz Henry F.Korth 著 机械工业出版社