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遗传算法在高校排课系统中的研究与应用

朱奉梅  
【摘要】:排课问题是一个有约束的、多目标的组合优化问题,并且已经被证明是一个NP完全问题。 遗传算法借鉴生物界自然选择和自然遗传机制,使用群体搜索技术,尤其是用于处理传统搜索方法难以解决的复杂的和非线性的问题。经过近40年的发展,遗传算法在理论研究和实际应用中取得了巨大的成功,本文将遗传算法用于排课问题的求解。首先,对排课问题进行数学建模,讨论了排课问题中的影响因素、主要约束条件、求解目标和难点,并用数学模型完整地描述了排课问题。 其次,对排课系统进行了详细的需求分析,根据需求分析对排课系统进行了概念设计,设计出系统的E-R图,并对数据库系统进行了设计。本文还阐述了排课系统的主要设计思想,对主要的算法进行了分析。为了进一步优化排课结果,系统利用遗传算法对随机排课结果进行优化,定义了排课系统的优化目标,对衡量排课好坏的主要因素进行了详细的分析,并给出了其数学定义。针对排课系统的特征和遗传算法的特点,本文就构造基因编码和染色体、产生初始种群、构造课表适应度函数、设计遗传算子、设计控制参数等遗传算法的操作进行了定义和分析,使遗传算法能较好的应用于排课系统中。 最后,针对本文设计的模型,对基于遗传算法的排课系统的功能进行了划分,对主要功能模块的功能进行了实现,通过系统测试表明,遗传算法的应用使排课结果令人满意,提高了工作人员的排课效率。


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