遗传算法在自动组卷中的应用方法研究

摘要

随着电脑的普及,网络技术的发展,目前各种类型的考试都逐渐采用计算机出题,并且随着网络时代的到来和迅速发展,用计算机进行在线考试已经成为了一种不可逆转的趋势。网络考试系统通过从试题库中抽取试题来完成自动生成试卷。与传统的手工组卷考试相比,网络考试在反映教学实际效果时会更加有效、客观、真实,同时网络考试也有利于提高教学质量。所以,网络考试系统的研究和开发对教育事业的发展有着重要的现实意义。
　　 本文首先介绍了计算机组卷技术的发展历程。在国内外研究现状中,详细分析和对比了目前四种自动组卷策略,并在此基础上,提出了本课题要选用遗传算法完成自动组卷的理由。其次,在描述组卷问题之后,分析了组卷时一般使用的试卷指标属性、试卷的指标体系,然后确定了由各种指标属性组成的成卷模式,给出了组卷的目标函数设计。在理解了传统遗传算法的基本概念和关键技术之后,给出了实际组卷问题数学模型,并把组卷问题空间映射到遗传算法空间,以用遗传算法解决实际组卷问题。最重要的,为了满足实际自动组卷系统设计需求,本文对传统的遗传算法进行了研究和改进。
　　 遗传算法与其它寻优算法相比,具有自适应全局寻优和智能搜索技术的特点,并且收敛性能好,目前使用遗传算法解决计算机自动组卷的研究很热,许多专家和研究者在基于遗传算法的自动组卷方法的研究中也取得了很多可喜的成就。本文在详细分析了遗传算法的基本概念和关键技术之后,根据研究院的大型项目《网络题库管理系统》中对自动组卷的实际要求,对遗传算法进行了如下改进:编码方案采用分段实数有序编码；采用有条件生成的,并且由若干子空间中的染色体合并产生的初始种群；指数比例变换的方法计算适应度函数,可改善种群中染色体的适应度分布状态；改进的轮盘赌选择算法,取长补短传统的两种选择算法,充分体现了随机数的作用；小生境技术的结合和迭代终止条件的确定,使得算法在保证多样性的同时能够保留最优解,以得到试卷的最优组合。最后,将改进的遗传算法应用于了课题的自动组卷系统研究中。
　　 本文第六章把改进的遗传算法应用于实际自动组卷方法中。算法测试系统的设计和开发利用JSP+JAVA语言、Eclipse开发平台、MYSQL数据库完成,算法完成后要整合到项目《网络题库管理系统》中。第六章给出了算法的详细实现过程,并对算法测试结果进行了分析。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究内容

1.4 本文的组织结构

第二章 组卷问题与遗传算法相关理论

2.1 组卷相关理论

2.1.1 组卷问题描述

2.1.2 组卷的指标体系

2.1.3 组卷问题的目标函数

2.2 遗传算法

2.2.1 遗传算法概述

2.2.2 遗传算法关键技术

2.2.3 遗传算法基本过程

2.3 小结

第三章 遗传算法在自动组卷中的应用方法

3.1 组卷问题数学模型

3.2 遗传算法的自动组卷

3.2.1 组卷算法逻辑

3.2.2 组卷基本步骤

3.3 小结

第四章 初始种群的产生

4.1 初始种群的产生方式

4.2 小结

第五章 遗传操作的改进

5.1 选择算子

5.2 交叉算子

5.3 变异算子

5.4 小结

第六章 组卷算法的实现

6.1 算法需求分析

6.2 算法实现

6.3 算法测试与结果分析

6.4 小结

第七章 总结与展望

7.1 本文总结

7.2 今后工作展望

参考文献

致谢