基于改进的回溯法的高校排课系统设计与实现

摘要

随着计算机技术的飞速发展和教育改革的不断加强以及这些年以来高校教育体系的不断扩大的形势，引起在校学生数量呈现不断的趋势。而课程的安排与设置成为了当前教学系统下面临的一个较为严重的问题。虽则人数的增加，课程安排需要考虑学生数量、教室数量、教师数量等。教学计划的合理安排有助于学生完成学业，有助于学生在面临就业时，有扎实的理论基础去面对各式各样的岗位需求。但是，传统的排课模式由于受限于人工导致在课程调换出现诸多纰漏，并且直接影响学校的教学管理模式以及教学计划的妥善实施。针对学校排课过程中存在不严谨、人工耗时耗力太多等现象，本文致力于改进当前排课系统的现状，从而使得排课系统从功能上、结构上、使用上都能够符合当前的教学计划。
　　首先，本文对当前国内外排课系统的研究现状进入了深入的分析，将已经使用过的各类的排课算法阐述了各自的优势以及不足之处;其次，以高校的教学计划为基础，深入分析排课系统的整个业务流程，其中包括了教师信息管理、学生信息管理、班级信息管理、教室信息管理以及排课信息管理等5个模块;再则，设计出高校排课系统的软件体系结构和网络体系结构，通过对高校排课系统的需求分析进行各个模块的详细设计以及数据库设计;接下来，深入对排课算法进行分析与设计，从以往的排课算法中总结出的不足进行完善，进而将改进的回溯法应用到本系统之中;最后，本文将系统的各个模块的实现界面进行了展示和说明，并且将系统中存在的不足以及今后需要完善的地方进行了补充说明。通过完成整个高校排课系统，本文主要的贡献如下:
　　(1)开发出一个满足不同学校、不同教师的高校排课系统，使得高校排课系统更具有合理性;
　　(2)本系统融合了MVC设计模型，将系统分为了数据层、逻辑层、表现层等三个层次，并且引入了当前流行的J2EE框架技术。另外，在界面设计上引入了JavaScript中的ExtJS框架技术，为系统界面的美化提供了基础。
　　(3)改进了当前高校排课算法，通过对回溯算法进行改进。主要是设定一个优先级函数，并且该函数主要由课程类型、教师、教室、课程时间等信息确定课程安排的具体位置。
　　(4)本系统设定了手工排课和自动排课两个部分，通常情况下，主要是由课程编排人员采用自动排课操作进行课表生成，对于出现特殊情况需要对课表进行更改时，则采用手工排课或手工课表调整等操作进行完成。通过两种排课进行互补操作，大大提高了排课的效率以及排课的合理性。

目录

声明

摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 研究主要内容

第2章 高校排课系统需求分析

2．1 高校排课系统业务概述

2．2 高校排课系统主要用例建模

2．2．1 教师用例分析

2．2．2 学生用例分析

2．2．3 课程编排人员用例分析

2．3 高校排课系统主要业务流程分析

2．3．1 教师信息管理业务分析

2．3．2 学生信息管理业务分析

2．3．3 班级信息管理业务分析

2．3．4 教室信息管理业务分析

2．3．5 排课信息管理业务分析

2．4 高校排课系统数据分析

2．5 高校排课系统非功能需求分析

2．6 本章小结

第3章 高校排课系统设计

3．1 高校排课系统的结构模型

3．1．1 软件体系结构设计

3．1．2 网络体系结构设计

3．2 高校排课系统模块分析

3．3 高校排课系统主要模块设计

3．3．1 教师信息管理模块设计

3．3．2 学生信息管理模块设计

3．3．3 班级信息管理模块设计

3．3．4 教室信息管理模块设计

3．3．5 排课信息管理模块设计

3．4 数据库的设计

3．4．1 概念结构设计

3．4．2 表结构设计

3．4．3 E-R图设计

3．5 本章小结

第4章 基于改进的回溯法排课算法分析与设计

4．1 回溯算法概述

4．2 常用排课算法分析

4．2．1 贪心算法分析

4．2．2 遗传算法分析

4．2．3 蚁群算法分析

4．3 高校排课算法模型建立

4．3．1 高校排课基本规则

4．3．2 改进的回溯算法思想

4．4 基于改进的回溯算法在高校排课系统的设计

4．5 本章小结

第5章 高校排课系统实现及测试

5．1 高校排课系统登陆界面实现

5．1．1 登陆界面实现

5．1．2 特殊教室管理界面实现

5．1．3 课程信息管理界面实现

5．1．4 班级信息管理界面实现

5．1．5 教师信息管理界面实现

5．2 排课算法流程及实验结果

5．2．1 自动排课的主要流程

5．2．2 手动排课的主要流程

5．2．3 自动排课算法实验结果及分析

5．3 高校排课系统测试

5．3．1 系统测试环境搭建

5．3．2 系统功能测试

5．3．3 系统性能测试

5．4 本章小结

结论

参考文献

致谢