机房排课系统论文

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摘  要

课表的安排和管理是学校教务活动中非常重要的工作，它涉及面广、约束条件多，学校排课系统就是根据教学计划的内容减轻排课工作量。排课系统实际上根据班级的课程设置、课程每周内的次数、现有的教室资源、以及现有的教师资源进行科学的合理安排。

本文实现了对教师资源、教室资源、时间资源、课程资源的综合管理。通过建立排课系统的数学模型，利用遗传算法进行问题求解，然后生成课程表。

本排课系统采用ASP.net为开发平台，数据库采用SQL Server 2008，利用C#语言进行编程求解，系统设计简单易懂，界面友好，操作方便。

关键词：排课系统；遗传算法；ASP.net 

Abstract

The class schedule arrangement and management of schools is a very important work in teaching activities, which involves a wide range, constraint conditions, and the school course scheduling system is also according to the teaching plan content reduce course scheduling workload .In fact, course scheduling system according to class curricula, courses within a week the number of times, the existing classroom resources and teacher resources scientifically and reasonably. 

This paper presents a resource for teachers, classroom resources, time resources, curriculum resources integrated management. Through establishing a mathematical model of problem-solving and using genetic algorithm, course scheduling system generate the curriculum schedule.

The course scheduling system use ASP.net as the development platform, the database use SQL Server 2008, using C # programming language to solve, system design simple and easy to understand, user-friendly, easy to operate.

Keywords：course scheduling; system genetic algorithm; ASP.net

第1章 绪 论

1.1 课题的背景

当今世界，计算机的应用非常广泛,从科研、生产、国防、文化、卫生直到学校生活，都离不开计算机的服务。其强大的功能已为人们深刻认识,它已进入人类社会的各个领域并发挥着越来越重要的作用。学校的机房排课排课系统是一个非常实用的功能软件，在学校的管理方面会起到一个很大的作用，它就是利用计算机来解决日常问题的标准体现。

从新世纪开端，科学的学习和教育越来越成为人类关注的焦点。只有率先认识到计算机技术在现代教育中的重要作用，同时把它作为现代教育的基本工具，才能在全球教育竞争中立于不败之地。学校的机房排课系统作为学校的信息基础设施重要工具之一，使现代教育从传统的教育模式迈入到全新的境界，使素质教育成为未来教育的制高点。

目前，各个学校也正在加快发展校园信息化建设，从而加快信息传播以及处理速度。在学校的机房排课领域，引入计算机排课系统，可以大大提高排课效率和保证质量，是学校进行现代化，信息化建设的必然趋势。然而，我国大部分学校的排课仍然停留在手工排课的阶段，这种排课方式效率低下，而且非常容易出错。显然，这种方式己经不符合时代发展的要求。现在学校迫切需要一种自动化程度相当高的计算机软件来进行排课，以及课程信息的管理。在这种背景下，我们需要开发一种排课系统。

1.2 系统可行性分析

1.2.1 技术可行性

本系统采用C#语言设计，其语言简单易学、功能强大。为了达到系统的要求，满足用户的需求，通过与老师沟通以及查阅相关资料，再经过多次的实践，我们这个排放排课管理系统还是比较顺利的开发出来了。由于时间以及知识的掌握程度，我们这个系统还是存在一些瑕疵，但是其中运用的方法还是可行的。由于语言的强大，可以使我们的程序运行的更加简便，出错率大大较低。同时在以后学习的过程中，通过技术的弥补课时使我们系统越来越强大。

1.2.2 经济可行性

由于是C#语言开发的系统，其代码免费，且学习C#的团队很多，这就给我们提高极大的便利，节约了大量的时间与精力。同时本系统相对较小而且比较简单，硬件环境投入很低，再加上市面是低廉的SQL Server数据库成本，我们在一台一般性能的机器上就能运行了。

1.3 目的和意义

机房排课管理系统将使学校的课程计划管理工作更加规范化，系统化，程序化，提高信息处理的速度和准确性，能够及时、准确、有效的查询和修改课程情况。

以往学校排课都是采用人工方式来进行的，当大量课程出现时人工排课不但耽误大量时间而且还有可能在时间安排上产生冲突，而计算机则会根据即定的规则进行适当的安排从而节省大量的时间，因此使用自动排课系统相当必要。

第2章 开发工具及相关技术介绍

2.1 C#语言介绍

本系统采用C#语言，它是一种精确、简单、类型安全、面向对象的程序语言。它使得程序员能够快速而容易的为微软.NET平台开发解决方案。C#是.net的代表语言，它是在Java流行起来后所诞生的一种新的语言。

2.2 VS2010 开发工具

本系统开发工具则是采用VS2010。Visual Studio 是微软公司推出的开发环境，是目前最流行的 Windows 平台应用程序开发环境，同时还提供支持整个软件开发团队的工具，操作简单，上手快。

2.3 SQL Server 2008介绍

SQL Server 2008是一个关系数据库管理系统，是基于SQL Server2005发展而来的，是至今为止最强大和最全面的SQL Server版本。该版本继承了SQL Server 2005版本优点，同时还增加了许多先进的功能，具有在关键领域方面的显著优势，他是一个可信任的、高效的、智能的数据平台。

2.4 ASP技术

ASP是基于WEB的一种编程技术，它是微软公司推出的一种用以取代CGI的技术，可以完成以往CGI程序的所有功能，如计数器、留言簿、公告板、聊天室等等。目前，Internet 上的许多基于Windows 平台的Web 站点已开始应用ASP来替换CGI。ASP可以轻松地实现对页面内容的动态控制，用户可以创建和运行动态的交互式Web服务器应用程序。同时有ADO（Active Database Object，动态数据库对象）的支持，ASP对数据库的操作就变得得心应手。你甚至可以像使用本地数据库那样，管理远程主机上的数据库，对表格、记录进行各种操作。ASP使用的ActiveX技术基于开放设计环境，用户可以自己定义和制作组建加入其中，使自己定义的动态网页几乎具有无限的扩充能力。

第3章 系统总体设计

3.1 功能设计

机房排课管理系统的主要功能是自动和手动排课部分，这两部分将分别作为一个单独的功能模块，基本信息的管理将统一作为一个功能模块进行设计，如图1所示。

图1 功能结构图

3.2 系统流程

机房排课管理系统的系统流程简单，安排各部分之间的数据相互读取存储。数据首先由系统管理员输入基本信息，通过录入模块分别存入教师信息表、教室信息表、班级信息表、课程信息表、教师授课表几个表中。经过手工排课部分的处理，最终生成一个新的数据存入课程表。自动排课方面，对几个数据表不做修改，自动生成一个新的数据表，存入数据库。

系统共分基本信息的输入、手工排课部分及自动排课部分。相互之间的数据关联通过数据库文件相关，操作之间没有关系。数据流程如图2所示。

图2 数据流图

3.3 排课条件约束分析及实现方法

学校机房排课问题本质上是时间表问题的一类典型应用实例，他可是是课程安排对时间和空间资源的有效利用并避免相互冲突。

约束条件有如下几点：

（1）一门课程尽量避免安排在连续的节次中。

（2）多学时课程的周次安排要错开。

（3）满足教师所提出的上课时间和地点的要求。

（4）一个班的周总课时数需在某个数值范围内。

需要对现在添加的记录与课程表中的同一课时同一教室上课的记录中课程名称一项进行比较。课程表中的记录需要查询，查询的基本条件为，星期等同，课节等同，教室等同，班级编号不同。如课程名称相同，可以添加记录写入数据库，否则将输出错误编号。

课程条件的冲突判定结果最终会显示在页面上，约束判断的流程为判断具体是哪个课时，和哪一条记录冲突，最终作为结果显示在页面上以供参考修改。数据由方法在各个数据表中读取出来，包括课程信息，教师信息，教室信息等，判断方法将这些数据与课程表中的记录进行比较，如果满足条件，那么可以在课程表进行添加或修改操作并显示在页面上，如果不满足条件，那么进行约束触发判断，判断是哪条记录触发约束最终显示在页面上。

3.4 系统E-R图

在排课系统中，主要有四个实体，分别为课程信息、班级信息、教师信息和

教室信息，它们之间互相都有联系。

课程E-R图如图3所示。

图3 课程信息E-R图

教师E-R图如图4所示。

图4 教师信息表

课程表E-R图如图5所示。

图5 课程表E-R图

教室E-R图如图6所示。

图6 教室信息E-R图

班级E-R图如图7所示。

图7 班级信息E-R图

该模块总体E-R图如图8所示。

图8 总体E-R图

3.5 数据库设计

班级表如表1所示。

表1 班级表

序号	字段名	类别	长度
1	班级编号	Varchar	20
2	系别	Varchar	20
3	人数	int	4

教师表如表2所示。

表2 教师表

序号	字段名	类别	长度
1	教师编号	Varchar	20
2	系别	Varchar	20
3	教师姓名	Varchar	20
4	周课时	int	8

教室表如表3所示。

表3 教室表

序号	字段名	类别	长度
1	教室编号	varchar	20
2	容纳人数	int	8
3	是否多媒体	varchar	20

课程信息表如表4所示。

表4 课程信息表

序号	字段名	类别	长度
1	课程编号	varchar	20
2	课程名称	varchar	20
3	系别	varchar	20
4	主修课	varchar	10
5	多媒体	varchar	10
6	周学时	int	8

课程表如表5所示。

表5 课程表

序号	字段名	类别	长度
1	课程编号	varchar	20
2	课程名称	varchar	20
3	教师姓名	varchar	20
4	教室编号	varchar	20
5	星期	varchar	4
6	课节	int	4

机房排课管理问题实质是为老师、学生的教学活动合理安排时间上和空间上的资源，以保证教学活动有计划有秩序地进行。排课工作在现代教务管理工作中处于十分重要地位。利用计算机技术来实现学校的排课问题，特别是可以自动排课，这可以给教务工作带来极大的便利，信息的录入可以达到一个现实状况的模拟，教室、班级、教师等信息在计算机中存储为数据而在现实中也是真实存在的，这样一个实物与数据之间的映像正好处理了现实中的问题从而解决了学校排课问题。由于排课系统关联的信息有教师信息、课程信息、班级信息、教室信息―教室是否多媒体、实际授课信息。授课信息包括某教师教授某一节课的上课时间，这个信息需要录入的，所以必须对授课信息进行管理，包括录入、更新、查询、统计。然后逐一获取每一时间段的上课的班级信息。

第4章 详细设计

4.1 软件界面设计原则

随着计算机技术的发展，社会各个方面都与软硬件紧密联系在一起。尤其是各类软件的使用，他们都有各自的界面背景与风格，那作为一位开发人员如何把握住每位用户的心，这也是系统开发过程中的重要一环。软件界面的设计，既要从外观上进行创意以达到吸引眼球的目的，还要结合图形和版面设计的相关原理，从而使你的软件爽心悦目。通常来说，软件用户界面的设计应包括以下几个原则：

（1）用户导向原则：明确软件的使用者，和用户沟通，了解他们的需求、目标、期望等，同时不能忽视了使用者的机器性能以及操作经验。

（2）简洁和易操作原则：这是网页设计最重要的原则，对网页的下载一般不要超过10秒钟，尽量使用文本链接，操作按钮的设计要简单、显眼。

（3）布局控制原则：布局要合理，排版设计不能过于死板。

（4）个性化原则：这是软件界面千差万别的根本性原则，它既要符合网络文化，又要塑造软件个性。

4.2 系统主要功能以及界面的实现

如图9所示，图为学校排课系统主界面。

图9系统主界面

主界面关联各个功能模块，界面右侧按钮为查询按钮。

各个查询功能将在各自的页面列出数据记录，主要包含添加，查询，删除，修改等功能，执行修改操作时将跳转新的界面。 

4.2.1 班级信息

班级信息的数据要求操作人员手工添加，系别为下拉选择项，默认选项为计算机系，班级编号、人数均为手工输入，班级人数要求百以下数字且不可为空。

界面设计如图10所示。

图10 班级信息

在班级信息中首先默认的页为数据添加页，班级编号及人数两个添加项需要约束条件。修改班级信息按钮可以跳转到一个新的页面，根据班级编号进行修改班级信息。查询班级信息时，界面将以列表的形式将结果显示出来。界面上两个数据源DataSource1和DataSource2分别关联系别表和班级信息表。

主要代码如下：

conn.ConnectionString = "Data Source=.;Database=DBac;Integrated Security=SSPI";

com.CommandText = "insert into 班级信息表(班级编号,系别,人数) values(@num,@xibie,@renshu)";

 数据添加成功');");

 数据添加失败');");

 主页.aspx");

 副班级信息.aspx");

  protected void GridView1_SelectedIndexChanged(object sender, EventArgs e)

}

4.2.2 教师信息

在教师信息界面中，添加教师姓名、教师编号、周课时等项目记录时不可为空，教授课程为复选框。周课时输入的必须是一位或两位数字，教师信息可以单击修改教师信息按钮进行修改。教师编号项目设置了约束条件，用户输入信息不满足约束条件时会在界面中以红色字体提示，当约束条件没有满足时添加教师信息按钮不可使用。查询教师信息按钮在页面中生成一个列表，修改信息按钮将打开一个界面，在教师信息修改页中，以教师编号为主键进行修选择，将选定的信息内容读入到页面上进行修改，最后更新到数据库中。

界面如图11所示。

图11 教师信息

修改教师信息界面如图12所示。

图12 修改教师信息

4.2.3 教室信息

在教室信息中，主要写入教室编号、容纳人数且容纳人数项为千以下数字。界面如图13所示。

图13 教室信息

多媒体教室为复选框，容纳人数为百以下数字，页面右侧为一个教室信息的列表标示已录入的教室信息。

4.2.4 课程信息

课程信息写入课程信息记录，有课程名、课程编号、系别、周课时、是否需要多媒体教室、是否主修课。

在课程信息页中首先默认的页为数据添加页，课程编号及周学时两个添加项需要约束条件。修改课程信息按钮可以跳转到新的界面，根据课程编号进行修改课程信息。查询课程信息时，页面将以列表的形式将结果显示出来。页面上有两个数据源，分别关联系别表和课程信息表。

界面如图14所示。

4.2.5 手工排课

手工排课界面为学校排课系统中的最主要的界面，在这个界面设计中，最终生成课表。手工排课共分三个维度即班级排课、教室排课和教师排课，本段只着重介绍按班级排课界面。

手工排课，按班级排课界面，如图15所示。

图14 课程信息

图15 手工排课

界面中，每个记录添加的信息都为下拉列表选择。每个课时三个选项菜单，分别为课程名称、教师姓名、教室信息。在教室信息下面，一旦出现冲突，将在这里出现红色字体的错误提示。冲突提示如图16所示。

图16 冲突提示

4.2.6 自动排课

在自动排课功能中，可以在页面上进行查询，查询以列表的形式显示在页面上，查询结果如图17所示。

图17 自动排课查询

在此设计过程中，我们需要考虑各方面的的因素，时间和空间资源是我们排课工作的难点，只有合理的处理了这些难题，我们的排课才能高效，科学，快速。当然由于技术有限，以后我们还会选择更加合适的算法解决此类问题。

第5章 系统测试

5.1 系统测试的意义

软件测试就是为了发现错误而执行程序的过程。软件测试时以一个找错的过程，测试只能找出程序中的错误，而不能证明程序无错。软件测试要求以较小的用例、时间和人力找出软件中潜在的各种错误和缺陷，以确保软件的质量。

在开发的过程中，软件测试时一直伴随其中，在开发越早期发现问题，后期花费的时间和时间就越少，人力和物力浪费的也越少。所以做好系统的测试可以为我们节省大量时间与精力，同时也是十分必要的。

5.2 系统测试的环境

硬件环境如下：

CPU：AMD Athlon（tm） ii x2 240 Processor

内存：2.00GB DDR

硬盘：300G

显卡：NVIDA GeFoece 9500T

输入设备：键盘、鼠标

软件环境如下：

  操作系统：Windows XP

  数据库软件：SQL Server 2008

运行软件：VS2010

5.3 系统测试的内容

在本系统测试过程中，我主要以班级信息为例来进行测试。

1）班级的添加

当添加班级编号0691101，计算机系，人数50时，其界面提示如图18所示。

图18

2）错误提示

班级编号0691106，计算机系，人数超过100，其错误提示如图19所示。

图19

3）班级的查询

当点击查询班级信息时，刚刚添加的0691105也在列表中，其界面如图20所示。

图20

第6章 结 论

对排课来说，各个学校的排课方法都千差万别，像每天的课节数，允许课程连排数，时间段等等，而这些方法转换为计算机语言时，往往会因为这样那样的造成死循环或者程序速度缓慢的情况。由于排课实现功能复杂，程序中也许有不可预知的错误未测试出来，所以这也需要长时间的进行测试才能发现并修复问题。

在这个项目中，主要任务是编写基于软件工程思想的文档和辅助设计。在编写文档的过程中，我遇到了不少的问题，通过和老师，同学的交流，慢慢地克服各种难题。受开发条件和开发时间的，本系统只利用了本地数据库SQL Server 2008，它同应用程序处于同一系统中，能存储的数据量也有一定。文中的自动排课部分的解决算法是通过对遗传算法的研究简化而总结出来的一个新的简单易懂的算法。对于解决部分优化组合问题是有一定帮助的。

本次系统开发利用计算机求解学校课表的安排问题，文中提出的编码方案和冲突解决方案是可行的，最终生成的结果满足学校排课的具体要求，设计还是结果比较令人满意的。同时，后期的系统也要不断的维护与升级，这些都离不开开发人员和测试人员共同的努力。在自动排课编码方案方面，今后还准备考虑更复杂的课程安排要求。

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参考文献

[1] 余金山．ASP.NET 2.0+SQL Server 2005企业项目开发与实战[M]．北京：电子工业出版社．2008

[2] 陈萱华．如何利用ASP.NET技术访问数据库[J]．计算机与现代化，2003 (2)13-16

[3] 王小平,曹立明.应用与软件实现[M]. 西安：西安交通大学出版社,2002

[4] 邹天思,孙明丽,庞娅娟. ASP.NET开发技术大全[M]. 北京:人民邮电出版社,1998

[5] 陈志泊,李冬梅,王春玲等编著. 数据库原理及应用教程[M]. 北京：人民邮电出版社，2002

[6] 张维民等. 信息系统建模技术与应用[M]. 北京：电子工业出版社,1997

[7] 武新华，魏平俊. Visual Basic软件系统开发案例[M]. 西安:西安电子科技大学出版社,2005

[8] 卢潇，孙璐，刘娟等著. 软件工程[M]. 北京：清华大学出版社，2005

[9] 付雪峰著. 中小学课表编排算法研究[J]. 北京工商大学,2002(1): 178-181

[10] 王珊，萨师煊. 数据库系统概论[M]. 北京：高等教育出版社，2006

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致    谢

通过此次毕业设计，从中我学习了很多东西，也认识到了自己的不足，但更加坚定了今后自己努力学习的信念，相信这些经历将成为我以后走上工作岗位时的宝贵财富。在此，首先我要感谢指导老师给予我各个方面的帮助，他不仅在技术和知识方法给予了我很大的帮助，而且他还用他自己严谨的行事作风和积极的做人做事态度向我传递了一个学习的方向，这将是我人生中最难忘的记忆。

再次谢谢各位老师，衷心的感谢你们对我无私的帮助。

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