[发明专利]自动编排中小学电子课程表的方法

摘要

本发明的自动编排中小学电子课程表的方法，是根据学校排课问题的实际情况，确定了适合此类应用的评估适应度函数fitness_function和遗传算子，包括选择、交叉、变异的具体计算方法及相关参数，并据此列出了自动排课的具体步骤，本发明大大减少了手动排课的工作量，并使自动排课成功率达到了99％，支持以下个性化排课需求：学校、年级、班级课程的不同设置，固定老师和固定课程的设置，以及合班课和无课时间的设置，支持用户调整参数影响排课结果。

主权项

自动编排中小学电子课程表的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)、定义教学班集合A。A中的每个元素代表一个划分好的教学班，教学班的含义是在一个教学周期内安排相同教材、相同课时数的学生单位。比如同一年级的所有班构成一个教学班集合；2)、定义课时资源集合B。B中的每个元素代表一节课，那么B集合的总资源可表示为，N＝∑c_i*t_i，c为课程种类，t为这门课的老师能够安排的课时数，因此这将是一个按顺序排列的一位数组；3)、定义排课样本集合C，其中的每个元素代表一种可能的排课样本，一种可能的排课样本的含义是：假设使用相同课程和课时的教学班的个数为p,每周安排的课时数为q,则这个排课样本可以看成一个总共包含p*q个课时的二维数组；4)、选取集合C的m个元素并初始化，得到遗传母体M1。初始化的方法是从课时资源集合B中选取随机抽取元素并按一定顺序放到一个排课样本中，这样就得到了一个具体的排课样本，如此循环m次，即得到了包含m个样本的遗传母体样本集合M1；5)、使用适应度函数fitness_function评估每个样本的优劣值v，即v＝fitness_function(M1_m)。fitness_function的定义是f(x)＝∑c_i(x)*λ_i，其中c(x)为约束条件判断函数，当把集合M1中的元素M1_m样本带入后若满足约束条件，则函数返回1，否则返回0；λ为评估系数，∑λ_i＝1,λ_i∈[0,1]，分别从0.01‑1以每次0.01增长。计算得到群体的课表优劣值集合V，从V中选择出最小值作为群体当前的最好结果v,并保存最好结果对应的课表，如果v的值是0，则表示对应的解找到可行解；6)、对当前样本集合M1执行选择遗传算子，产生包含n个元素的新母体样本集合M2；7)、选择过程使用轮盘赌策略，从当前母体样本集合M1中选择n个母体。其中n和母体样本个数m的关系是n＝m*α，(α值可以从设定的最大值MIN到最小值MAX之间线性变化)，而选择的概率公式是其中f和课表优劣值v的关系是选择后得母体样本集合M2；8)、对当前样本集合M2执行交叉遗传算子，产生包含m个元素的新母 体样本集合M3；9)、从M3的n个样本随机选择2个母体，然后随机对换两个母体的班级课程，产生两个新个体，经过m次选择交叉后将产生包含m个新个体的母体样本集合M3；10)、对当前样本集合M3执行变异遗传算子，产生包含m个元素的新母体样本集合M4；11)、对M3中每个样本，随机选择2节课程，每个班这两节课程位置对换得到新的母体样本集合M4；12)、使用操作5规定的方法对M4的元素进行估值，如果得到的结果v为0，说明已经得到一个比较好的排课结果，排课过程结束；否则循环执行步骤5‑8，直到迭代默认设定的最大迭代数MAX_GENERATION，经过多代迭代，最终可以得到一个较好好的排课结果。