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CourseArrangementSystemDesignandImplementationBasedonWebCoursetimetablingproblemisaNPcompleteproblem,andisacombinatorialoptimizationproblemwithavarietyofconstraintsandamultiobjectiveoptimization.thetraditionalmanualmethod,isnotonlytediousanderror-prone,andcannotfullytakethereasonableuseoftheteachingresourcesintoconsideration.Therefore,designingacoursearrangementsystemthatcanarrangethecoursearrangementautomaticallyaccordingtotheconstraintsistheurgentdemandofuniversityeducationaladministrationmanagementnow.Throughtheysisofthecurriculumarrangementsystem,thispaperexpoundsthewebsolutionsofcurriculumarrangementsystembasedonJavaWebplatform.ThissystemadoptsB/Sstructure,andusingtheMVCdesignpatternbasedonJSPModel2,greatlysimplifyingthedifficultiesofsystemdevelopment.Thispaperusegeneticalgorithmtosolvethecoursetimetablingproblem,andexpoundsthebasicprincipleofgeneticalgorithm,thealgorithmflow,andtheconcreteimplementationintheKeyword:CourseArrangementSystem；MVC；JSPModel2；JavaI 第一章绪 课题背景与意 国内外发展现 本文的研究目 第二章相关开发技 网络结 JSP技 MVC模式介 本章小 第三章排课系统分析与设 排课系统需求分 排课系统功能架构分 数据库设 第四章排课系统算法设 遗传算法介 排课系统算法设 本章小 第五章排课系统实现与测 登录模块实现与测 基本信息管理模块实现与测 手动排课模块实现与测 自动排课模块实现与测 课表查询模块实现实现与测 本章小 第六章总结与展 总 展 参考文 致 第一排课问题中，不仅需要消除排课过产生的各种，如教室、教师等，还要考虑到单双周、合班课、分班课、体育课与选修课等众多因素。然采用了基于Web的应用体系结构。ConstructionofClass-TeacherTime-Tables》中，他首次提出了排课问题的数学模型，但并未找出一个有效的算法。1976年，SEven用数学方法证明了排课问题1984年和的《人工智能技术在课表编排中的应用》，该成果对排课系统有工学院的UTSS系统、大连理工大学的智能教学组织管理及课程网络结

本系统采用了B/S结构，以下是对B/S结构的简介B/S结中，现在把B/S模式分为三个层次：表示层、业务逻辑层、和数据层，分别业务逻辑层：执行业务逻辑，向数据库发送求数据服务数 层：运行SQL语句2.1B/S务器。WebHTTP响应，浏览器接受并显示响B/S结构的优缺易于与升级JSP技PagesJSP(JavaPages)，PHP(HypertextPreprocessor)等。本文采用JSP来开发排课系统。标记库技术，是Servlet技术的扩展。早期的JavaWeb层体系结构中只有Servlet，包括JavaBean，自定义，EL表达式，JSTL标准类库等[15]。JSP页面的执行过程4.JavaBean返6.返回JavaBean(Java组件 数据库或者了JSP网页。当用户请求JSP4.JavaBean返6.返回JavaBean(Java组件 数据库或者JSP的优点

图2.2JSP页面过程JSP的缺MVCMVC器”。在MVC模式中，应用程序被划分成模型（Model、视图（View）和(控制器（视图（模型事MVC模式的优

2.3MVCMVC模式的JSPModel2实2.4MVCJSPModel2JSPModel2Servlet接受该个域对象中，传递给JSP页面，由视图层显示给用户。本章小服务器端语言JSP，并介绍了MVC设计模式以及MVC设计模式在JSPModel2中的实现。第三章排课系统分析与设排课系统需求分[10]师和管理提供便利，实现信息的及时发布和反馈，人性化地进行教务管理。及对个人信息的，提交意见或建议。教师登录后，可以查询课表安排，提交课表安排并进行检测；排课系统数据流数据流图（DataFlowDiagram,DFD）是描述软件系统结构中数据处理过程系系统管理输入基本信排课系打印课程学生、教图3.1理基本信自动排课手工调整打印课程图3.2基基本信息理事基 事信自动排手工调产生课课程排课约束条

3.3排课系统功能架构分排课系统体系结浏览器请响业务逻辑层数另外，本排课系统以C与三层架构相结合的模式进行开发，大大简化了b的三层架构将b（I辑层()和数据层(D)。其中表示层，即展现给用户的界面，用于输入行浏览器请响业务逻辑层数3.4排课系统功能模手工排课、查询课表、调课申请的管理,排课管理模块是排课系统的部分；设置不同使用权限)和修改等；课表建议管理模块包括查看课表建议、处理课表建议以及对课表建议信息的。排课系统用例建

3.5（sCsOigrm权限初始化用户界面及功以下图3.63.7和图3.8分别为以管理员、教师和学生登录的系统用例图：E-R(Entity-Relationship)E-R方法可以形象的描述现实世界中实体直接的是管理员、教室、课程、教师、班级等，本系统的E-R图如下：

3.9E-R管理员（，名称，）院系（系部，系部名称，所属学院代码，所属学院名称专业（专业，专业名称，院系班级（班级，班级名，专业，班级人数，年届专业，开课院系,周学时)教师（教师，教师名字，，，，院系，）学生（学生，学生名字，，，班级，排课表（，教室，班级，课程，年级范围，单双周）管理员表3.1管理员表字段字段描述数据类型字段大小允许说管理员否主管理员名否院系表

3.2院系表字段字段描述数据类型字段大小允许说系部否主系部名否所属学院代2所属学院名专业表

3.3专业表字段字段描述数据类型字段大小允许说专业否主专业名院系班级表

3.4班级表字段字段描述数据类型字段大小允许说班级否主班级名否人4年4专业外学生表3.5学生表字段字段描述数据类型字段大小允许说学生否主学生名24班级外否教师表

3.6教师表字段字段描述数据类型字段大小允许说教师否主教师名否24院系外教室表

3.7教室表字段字段描述数据类型字段大小允许空说教室否主教室名教室类4教室容4教室地“2”代表语音室，“3”代表体育场课程表3.8课程表字段字段描述数据类型字段大小允许说课程否主课程名否学44上教室类4教师外开课院外4在课程表，课程编码中第一位表示课程的性质：T表示通识课、Z表示专业课、J表示学科专业课。教学计划表3.9教学计划表字段字段描述数据类型字段大小允许说自动否主课程专业4排课表3.10排课表字段字段描述数据类型字段大小允许说自否主课班时间代4教学期范4，，”，，”本章小遗传算法介

第四章排课系统算法设遗传算法（GeneticAlgorithm）是模拟生物在自然环境中的遗传和进化过程而形成的一种自适应全局优化概率搜索算法[19]。它最初由Michigan大学J.Holland教授于1975年首先提出来的，并了颇有影响的专著《AdaptationinEvolutionalyComputation创遗传算法作为系统优化、自适应和学习的高性能遗传算法的基本过编码的一定数目的组成的。每个实际上是带有特征的实图4.1排课系统算法设到周五的课程安排即可。不考虑晚上，每天有八节课(上午4节，下午4节)，上天用于上课的时间划分为4个时间片每周有5天上课周可划分为4*5=20个T1，T2，T3……T20来表示一周中的各个时间片，则每周的时间片表分布，如下表4.1所示：4.1星编表4.2编码示意班级班级班级班级M-班级，：、，对于编码的设计本文主要考虑了两个因素方便 检测和方便 ，：、，）因编码由原来三元素，转变为了二元素（）。集编码原则[19]所以对于 。）（6）+所需教室类型（1）+是否为单双周（1，编码长度为10+8+1+6+1=26个）、。其中教室教师以及课程编码均与数据库中的编码相同关于教室类型编码、。例如，编码：6101000003Z610100361A10200，放在二维数组中第i行产生初始种 P1:合理充分的利用教室资源，就要保证上课学生的人数与教室容量尽量P5:专业课一般安排在各个学院楼上课）具体方法：遍历二维数组，查找每个班级中体育课的位置（） 间期望值函数为：FP1FP1i

表4.3体育间期望时05，：，，具体方法遍历二维数组中每个班级课程表找出同一门课程的相邻的两个节次的位置时间片数据计算这两个课次之间的时间差从而得到相应的课，：，，定义课程表离散度期望值函数为：FP2FP2i

FP2FP2i)其i

表4.4课程时间02468定义教室利用率期望值函数为：FP3FP3r

表4.5教室利用不小于不小于不小于小于850（四）计算适应度函数选择操选择操作就是用于确定父代群体中按某种方法选取哪些遗传到下一群体中的操作。本文采用的赌的方法，按照中的比例进行区域的分配，适应度较高的占据区域较大，适应度较低的占据区域较小。也就是说，适应度高的被选中的概率比较大，而适应度低的被选中的概率比较小。利用此方法可以很好地避免缺失、提高全局收敛性和计算效率[17]。计算适应度交叉操交叉操作是产生新的重要操作,它决定了遗传算法的全局搜索能力。在出现“onerunstherikfrtinganticlorithmthtpndsmotofitsimevlutingilllindividul[23]（即二维数组）冲突。另外，还需要定义一个交叉概率PC，随机产生一个浮点数P（01，当P小于PC时，执行交叉操作，否则不执行。由于交叉操作，可能会产生“教室师 行 。其具体操作过程是：假设种群为M，且为偶数，……，M-1号-M号随机产生一个浮点数P（0-1），当P小于PC变异操随机产生一个随机浮点数P（0-1），当P小于PM时设置控制参种群大小种群大小M表示种群中的总数。当M取值较小时，虽然算法速度提高，交叉率变异率终止代数数，则终止，输出当前群体中的最优做为最优解。一般建议取值范围是的检测与消虽然在编码过已经解决了初始化时可能产生的以上列举的各种冲突。但是在交叉和变异运算后，仍然会产生教室和教师，必须要消除。在种群初始化时，本文采用了教师时间类（TeacherTime）和教室时间类取出第二个的交叉行的课程表的列表，填入第一个的交叉继续填充，重复2，直至列表全部填入第一个的交叉行中发生，则交换；若发生，则随机产生一个0-20的时间片，继续检测，（三）一般的检测首先二维数组（课程表）第一行第一列的编码位置和类型信息，本文设计了一个类（）来记录这些。3第五章排课系统实现与测登录模块实现与由于本系统采用了JSPModel2的设计模式，当用户登录界面login.jsp时，输入表单，并将表单提交给一个专门处理登录信息的Servlet—LoginServlet图5.3所示：教师/基本信息管理模块实现与测询全部院系信息为例，进试，结果如图5.4所示：查询结果分页显

5.4本系统中主要使用的自定义有：DeptPageTag、ProPageTag设置了一个参数pageSize，用来调节分页输出时的页面大小。若要输出信息，需在JSP页面中自定义，即可输出内容，例如：<taglib:deptPage手动排课模块实现与测产生。基本处理流程是：用户通过表单提交需要的课表记录，提交给一Servlet，该Servlet调用业务逻辑层的方法，从数据库中课程表，构造课程有发生，则该课程记录。5.5图5.6班级课程表界面截图5.7课程记录界面截图 结果界面截自动排课模块实现与测5.9交叉率和变异率，使适应度高的，交叉和变异的概率小，反之，交叉和变异课表查询模块实现实现与测5.105.11本