基于二叉知识树推理的可扩展智能排课系统
2021-03-09王运成周春华陈楚湘吴善明
计算机工程与应用 2021年5期
王运成,周春华,陈楚湘,吴善明,陈 冰
战略支援部队信息工程大学 信息作战指挥系,郑州450001
随着我国高等教育的快速发展,高等院校规模快速扩大,教师、教室、课程数量和需求大量增多,课程排列组合方案也成几何数级增加。以郑州信息科技学院为例,假如每天上课时段dno∈{1,2,…,5},每周上课天数d∈{1,2,…,5},每学期上课周数w∈{1,2,…,20},教室数量r∈{1,2,…,150},总学时数为N=12 000,则排课的规模为:

对于如此规模的问题,使得大学排课变成一项具有现实需求的复杂的系统工程。早在1976年,Even等人已经证明了此类问题本质上就是一个NP完全问题[1]。
当前,研究排课问题的算法主要有模拟人工手动排课算法、贪心算法、遗传算法、退火算法、回溯算法、蚁群算法和禁忌搜索求解排课算法等。其中,模拟人工手动排课算法更人性化,排课满意度较高,适合小规模教学单位排课;柴婷婷等研究了贪心排课算法[2],算法运行效率高、空间复杂度低,然而其求局部最优解的前提是要找到正确的贪心思路和计算断点,贪心思路难找且断点选择存在缺陷,这给贪心算法在排课问题的使用带来了很大的困难;刘斌等提出了一种基于属性重要性的贪心算法[3],改进算法解决了在无法判断断点的情况下,如何有效地区分断点,求得最小的断点集,但算法的复杂度大大增加,因此,对问题的求解提出了更高的要求;徐锦国基于遗传算法提出了排课算法[4],它是一种全局优化算法,可进行并行分布处理,具有较强的鲁棒……
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