基于粒子群算法排课系统设计与实现

排课问题是一个有约束的、多目标的组合优化问题,被证实是NP完全类问题。如何利用现有的各种技术实现课表编排的自动化、科学化和公道化,提高资源利用率以及教师和学生对课表的满足度是目前高校教学管理工作亟待解决的问题之一。粒子群算法(ParticleSwarmOptimization,PSO)是一种基于群智能方法的演化计算技术,最早由心理学研究者Kennedy博士和从事计算智能研究的Eberhart博士受到人工生命和演化计算的研究结果启发于1995年提出的优化算法。PSO算法既简单、易于实现同时又有深刻的智能背景,既适合科学研究,又特别适合工程应用。因此,PSO算法一提出,短期内迅速得到了国际演化计算研究领域的认可,并受到广泛关注,在短短的十几年时间里涌现出大量的研究成果,成为计算智能领域当前的一个研究热门。本文首先对排课问题进行了比较深入的探讨,具体分析了排课问题的国内外研究现状,并对排课问题涉及的教师、教室、课程、班级、时间等要素及各种约束条件进行具体描述,给出了排课问题的数学模型。然后文章先容了粒子群算法的理论和算法流程,重点对离散粒子群近几年研究现状进行了总结,并给出几种典型离散粒子群算法,在此基础上分析了离散粒子群算法在排课系统中的应用,给出了一个基于离散粒子群思想的排课算法。最后针对具体需求,对排课系统进行了具体设计,利用C#语言在MicrosoftVisualStudio2005平台上实现了基于离散粒子群算法的排课系统,并以三个学院一个学期的课程表为依据对系统进行了评估,测试粒子群数量对算法性能的影响、不同排课数据对系统性能的影响、系统排出的课表与人工排出的课表在给定指标下的性能优劣,测试结果验证了粒子群算法在排课系统中不仅解决了高校复杂的排课困难而且实现了智能化、人性化的排课过程,同时也验证了本系统的可用性。【关键词】：粒子群优化离散粒子群优化排课C#
【论文提纲】：摘要5-6ABSTRACT6-111绪论11-181.1研究背景及意义11-121.2研究现状12-161.3论文组织16-182排课问题分析及描述18-252.1排课问题的产生及实质18-192.2排课问题的要素分析19-202.3排课问题的多目标分析20-232.4排课问题的数学模型23-242.5本章小结24-253粒子群算法概述25-353.1粒子群算法简介253.2粒子群算法描述25-283.3离散粒子群算法28-343.4本章小结34-354求解排课问题的粒子群算法设计35-414.1PSO求解排课问题的编码设计35-384.2PSO求解排课问题的算法设计38-404.3本章小结40-415基于粒子群算法的排课系统的设计41-485.1系统功能设计41-425.2系统数据库设计42-475.3本章小结47-486基于粒子群算法的排课系统的实现48-596.1系统开发环境486.2系统主要功能及代码实现48-546.3算法性能分析54-586.4本章小结58-597研究总结与展望59-617.1研究工作总结597.2进一步的工作59-61参考文献61-65附录一系统部分程序代码65-76致谢76