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排课问题是一个有约束的、多目标的组合优化问题,并且已经被证明为一个NP完全问题。 遗传算法是一种借鉴于生物界自然选择和进化机制发展起来的高度并行、自适应的随机搜索算法,是一种非常有效的解决NP完全的组合问题的方法。本文将遗传算法应用于排课问题的求解,进行了以下几个方面研究工作: 1.系统完整地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,用数学模型完整地描述了排课问题,并提出了排课问题求解方法的总体框架和技术路线。 2.给出了排课问题的ERD和类图,设计了排课系统的数据结构,并以此对课表安排过程的各个子算法进行了研究,提出了一个具有局部回溯和启发能力的、易于快速生成可行方案的随机安排算法。 3.对多个模糊排课目标进行定量分析,建立了排课优化目标空间。 4.针对排课问题研究了染色体编码方式以及遗传操作算子的设计,并引入多目标决策协调模型,提出了一种基于多目标决策协调模型的适应度计算方法,并改进了遗传算法一般结构,形成了一套多目标协同优化的排课算法。 5.以VC++和Delphi为基本开发工具,MS SQL SERVER2000为后台数据库,设计和实现了基于GA算法的自动排课系统。经过对一个具有两个校区、共2295个教师和996个班级的1973个开课计划的实例,在由节次优度、日分布均匀度、教师时间期望和教师课时分布四个因素组成的目标空间上进行求解,所得结果令人满意,其过程的目标值跟踪显示,算法稳健趋优。该系统已在浙江工业大学等多所高校的排课工作中展开应用,大大提高了工作人员的排课效率。