【摘要】：排課問題已被證明是一種NP完全問題,具有多目標優(yōu)化特征。采用人工智能算法求解排課問題是目前被廣泛運用的重要方法之一。隨著高等院校規(guī)模逐漸擴大,教學管理信息化改革不斷深入,合理配置教學資源成為高校排課工作的關(guān)鍵。開放教育運作管理區(qū)別于傳統(tǒng)的普通高等教育,具有專業(yè)設置多、更新快,課程開設數(shù)量大,授課時間不同,教育對象“工學矛盾”突出等特點。本文深入研究排課問題的相關(guān)文獻和基本理論,對比和討論各種優(yōu)化算法的特點與求解問題的適用領(lǐng)域,提出采用遺傳算法求解開放教育排課問題。本文首先給出了基于RUP系統(tǒng)開發(fā)模式的開放教育排課系統(tǒng)解決方案,詳細描述了開放教育排課系統(tǒng)的主要功能結(jié)構(gòu)與需求。然后,利用UML建模技術(shù)對系統(tǒng)進行了需求建模、架構(gòu)建模和數(shù)據(jù)庫建模。針對開放教育排課問題面對的特殊要求,結(jié)合開放教育排課問題的特點,分析教師、學生、課程、教室和時間等排課因素之間的關(guān)系,運用集合工具建立對應的數(shù)學模型,并對排課的硬約束條件和軟約束條件進行數(shù)學建模。染色體編碼設計與構(gòu)造目標函數(shù)是采用遺傳算法求解排課問題的兩個關(guān)鍵步驟。本文提出基于三維空間編碼結(jié)構(gòu)的染色體設計方案,在選擇操作中引入正弦函數(shù)。結(jié)合可行解空間網(wǎng)格劃分法、最優(yōu)個體置換策略與自適應交叉、變異概率等技術(shù),保留最優(yōu)個體,以獲得較優(yōu)的全局最優(yōu)解搜索能力。最后,利用改進的遺傳算法與經(jīng)典遺傳算法進行實驗比較與分析,結(jié)果表明本文所提出的遺傳算法改進與優(yōu)化策略對求解開放教育排課問題是有效的,可以適用于開放教育排課系統(tǒng)的設計與開發(fā)。
【學位授予單位】：廣東技術(shù)師范學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：G434;TP18
【圖文】：

與交叉操作或者變異操作，即當生成的隨機數(shù)小于給選中的個體參與交叉操作或變異操作。否則，個體不的基本步驟算法生物學思想及相關(guān)概念的理解，經(jīng)典遺傳算法具步驟描述如下：機產(chǎn)生初始種群 Q( g)，設置種群迭代次數(shù)M 。此時初置種群個體數(shù)量為S ；計算個體適應度值對種群個體進行逐個評價；根據(jù)，若符合規(guī)則，則輸出最優(yōu)解，算法結(jié)束；否則轉(zhuǎn)向種群個體的適應度值大小進行選擇運算，求解適應交叉運算。根據(jù)設定的交叉概率，采用規(guī)定的交叉變異概率，采用事先設定的變異策略，生成新個體

現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務邏輯，主要包括一些具體的系統(tǒng)組件模塊。例如數(shù)據(jù)庫訪問組件處理組件模塊、排課約束條件設置組件模塊、算法實現(xiàn)組件模塊、通用組件模3）數(shù)據(jù)訪問層（DAL）。該層是系統(tǒng)三層體系結(jié)構(gòu)的第三層，提供訪問系統(tǒng)接口。系統(tǒng)使用 SQL Server 2008 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來對各種數(shù)據(jù)進行存儲和處理，操作行為記錄、數(shù)據(jù)通信與信息傳遞記錄等數(shù)據(jù)。系統(tǒng)三層體系結(jié)構(gòu)設計能夠?qū)⒂脩艚缑�、業(yè)務處理、數(shù)據(jù)訪問實施相互獨立。戶界面包通過接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問，而無需了解數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)。這種設計方強系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的安全性，降低系統(tǒng)對用戶界面開發(fā)的需求，有效實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部、低耦合”的結(jié)構(gòu)，便于系統(tǒng)開發(fā)、維護、部署和擴展。系統(tǒng)功能分析本文結(jié)合其他院校排課系統(tǒng)的特點與功能在對本排課系統(tǒng)需求進行充分分析，確定了開放教育排課系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)，如圖 3-2 所示。

廣東技術(shù)師范學院碩士學位論文表 3-1 系統(tǒng)參與者Tab.3-1 System actors色 職責或功能理員 系統(tǒng)的管理人員，主要負責系統(tǒng)維護、基礎數(shù)據(jù)庫導入、錄入，系課員 系統(tǒng)主要參與者，主要負責系統(tǒng)排課、教學資源調(diào)度、課表管理、師 系統(tǒng)主要參與者，查詢、打印課程表，申請調(diào)停課生 系統(tǒng)主要參與者，查詢、打印課程表層用例分析執(zhí)行一組序列動作實現(xiàn)系統(tǒng)功能，并由角色的表現(xiàn)反饋執(zhí)行組序列動作。下面給出了本排課管理系統(tǒng)的總體用例圖，其庫管理、約束條件管理、自動排課管理、查詢打印管理、用，如圖 3-3 所示。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2748455