智能排课系统 毕业设计.docx
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智能排课系统毕业设计
沈阳化工学院
本科毕业论文
题目:
智能排课系统
院系:
计算机科学与技术学院
专业:
计算机科学与技术
班级:
计0802
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论文提交日期:
年月日
论文答辩日期:
年月日
内容摘要
排课问题是所有教育行业都要面对的问题，尤其针对高校纷繁复杂的课程和专业，一直没有很好解决方法。
但这又是每个学校在每个学期都会碰到的必修课。
本文在相关理论的指导下，在分析以往一些排课软件的基础上，提出一种排课系统的设计方法，对一些具体的问题给出相应解决方案。
希望对于相关部门有所帮助。
此系统主要被分为三个部分：
界面的设计、排课算法的设计、以及报表的自动生成。
纵观全局，我们确定用VisualBasic语言作为程序设计语言以及运用SQLServer2000数据库作为后台的数据库支持。
关键词:
排课、排课系统、设计、高校
Abstract
CoursearrangingProblemisaproblemwhichworkinginthedevelopmentofeducationisfacing.Especially,thereisnoagoodsolutionforthismatterofthecollege.However,itisalsoanecessaryadministrationtaskforeveryschoolineverysemester.Thisessay,withthecorrelativetheory’sguidance,onthebasisofanalyzingsomecourses-arrayingsoftware,proposesadesignmethodofcommonlyusedcoursesarrayinginformationsystemincollege,andsolvessomeofthecertainproblems.Hopingitisusefulfortherelativedepartment.Thesystemconsistofthreeparts:
theinterfacedesign,thealgorithmofCourseTimetablesystem,andprintingthetables.Onthewhole,wedecidedtouseVBcomputerlanguagetodesignandSQLServer2000DataBasetosupport.
Keywords:
coursesarranging;coursesarrangementmanagementsystem;design;college
智能排课系统
二.绪论
二.1背景与意义
随着信息技术的飞速发展，各个行业的信息化势在必行。
正所谓“科学技术是第一生产力”，科技的进步大大地提高了生产率。
然而，在高校这个知识密集的地方，如何才能提高办学效率，更好地完成教学任务，跟上社会发展步伐，这是一个摆在教学工作者面前的一个迫切的问题。
应用信息化来改造传统的教学管理模式是一个重要途径。
近几年来，随着各高校办公自动化工作的推进，教务管理自动化也被摆上了日程。
在教务工作中占有很大比重的一项就是每学期的课程排定工作。
由于教工、教室和设备的相对紧张，如何进行合理地安排和分配，从而充分利用教学资源是我们不得不面对的问题。
而人工进行排课不仅任务重，效率低，而且易出错，难于维护，想要排出一张各方面都满意的课表非常困难。
并且随着高校规模的扩大手工排课的难度和工作量呈几何级数增长。
二.2课题研究内容
排课系统正是为了减轻教务人员的工作量，实现教务工作自动化，解决排课这一老大难问题的教务办公软件。
尤其针对高校的排课一直都没有很好的解决
方法，但是此问题又是每个学校在每个学期都会碰到的必要行政作业。
本文在相关理论的指导下，在分析以往一些排课软件的基础上，提出一个高校通用排课系统的设计方法，并对一些具体的问题给出相应解决方案。
但是，由于技术、经验的有限和数据量过大，目前我们很难做出一个满足所有需要的排课系统。
因为它不仅要考虑到教室冲突问题和教师冲突问题，还要考虑到分段课、单双周课时的资源利用问题；另外由于高校的教学特点，还要处理合班课、分班课、体育课与选修课等特殊课程。
针对这些问题，在此专门对数据库设计作了一些探索，并于架构的选择和模块的划分上经过精心调整，在菜单的设计上也体现了人性化的操作。
该设计贴近用户需求，功能完整，架构合理，并用大量的框图模型体现了系统的规划。
本软件使用MicrosoftBasic6.0进行编写和SQLServer2000数据库相连接。
数据库的特点：
1.实现数据共享2.实现数据独立3.减少了数据冗余度4.避免了数据不一致性5.加强了对数据的保护。
一个数据库应用系统通常是由数据库和应用程序两部分组成，它们是在数据库管理系统支持下设计和开发出来的。
三.方案设计与论证
三.1可行性研究
三.1.1系统目标及任务
本软件主要是适用于高等学校教务部门的办公软件，运用此软件，可以免去工作人员繁忙而枯燥的手工排课过程，直接通过计算机进行排课。
我的任务是完成排课系统的界面设计以及排课后报表的生成
三.1.2开发工具的选择和介绍
针对目前世界上流行的大量软件和开发工具，经过认真分析其优缺点，结合排课系统的需要和目前的硬件环境，我们选用微软WINDOWS平台下的VisualBasic6.0（简写为VB6.0）作为软件开发工具和SQLServer2000数据库进行连接。
作为数据库系统的开发，VisualBasic是一个非常理想选择。
VisualBasic是一种可视化的、面对对象和条用事件驱动方式的结构化高级程序设计，可用于开发Windows环境下的应用程序。
它简单易学、效率高，且功能强大，可以与Windows的专业开发工具SDK相媲美，而且程序开发人员不必具有C/C++编程基础。
在VisualBasic环境下，利用事件驱动的编程机制、新颖易用的可视化设计工具，使用Windows内部的应用程序接口（API）函数，以及动态链接库（DLL）、
动态数据交换（DDE）、对象的链接与嵌入（OLE）、开放式数据访问（ODBC）等技术，可以高效、快速地开发出Windows环境下功能强大、图形界面丰富的应用软件系统。
总的来说，VisualBasic具有以下特点：
1、可视化编程
用传统程序设计语言设计程序时，都是通过编写程序代码来设计用户界面，在设计过程中看不到界面的实际显示效果，必须编译后运行程序才能观察。
如果对界面的效果不满意，还要回到程序中修改。
有时候，这种编程-编译-修改的操作可能要反复多次，大大影响了软件开发效率。
VisualBasic提供了可视化设计工具，把Windows界面设计的复杂性“封装”起来，开发人员不必为界面设计而编写大量程序代码。
只需要按设计要求的屏幕布局，用系统提供的工具，在屏幕上画出各种“部件”，即图形对象，并设置这些图形对象的属性。
VisualBasic自动产生界面设计代码，程序设计人员只需要编写实现程序功能的那部分代码，从而可以大大提高程序设计的效率。
2、面向对象的程序设计
4.0版以后的VisualBasic支持面向对象的程序设计，但它与一般的面向对象的程序设计语言（C++）不完全相同。
在一般的面向对象程序设计语言中，对象由程序代码和数据组成，是抽象的概念；而VisualBasic则是应用面向对象的程序设计方法（OOP），把程序和数据封装起来作为一个对象，并为每个对象赋予应有的属性，使对象成为实在的东西。
在设计对象时，不必编写建立和描述每个对象的程序代码，而是用工具画在界面上，VisualBasic自动生成对象的
程序代码并封装起来。
每个对象以图形方式显示在界面上，都是可视的。
3、结构化程序设计语言
VisualBasic是在BASIC语言的基础上发展起来的，具有高级程序设计语言的语句结构，接近于自然语言和人类的逻辑思维方式。
VisualBasic语句简单易懂，其编辑器支持彩色代码，可自动进行语法错误检查，同时具有功能强大且使用灵活的调试器和编译器。
VisualBasic是解释型语言，在输入代码的同时，解释系统将高级语言分解翻译成计算机可以识别的机器指令，并判断每个语句的语法错误。
在设计VisualBasic程序的过程中，随时可以运行程序，而在整个程序设计好之后，可以编译生成可执行文件（.EXE），脱离VisualBasic环境，直接在Windows环境下运行。
4、事件驱动编程机制
VisualBasic通过事件来执行对象的操作。
一个对象可能会产生多个事件，每个事件都可以通过一段程序来响应。
例如，命令按钮是一个对象，当用户单击该按钮时，将产生一个“单击”（CLICK）事件，而在产生该事件时将执行一段程序，用来实现指定的操作。
在用VisualBasic设计大型应用软件时，不必建立具有明显开始和结束的程序，而是编写若干个微小的子程序，即过程。
这些过程分别面向不同的对象，由用户操作引发某个事件来驱动完成某种特定的功能，或者由事件驱动程序调用通用过程来执行指定的操作，这样可以方便编程人员，提高效率。
5、访问数据库
VisualBasic具有强大的数据库管理功能，利用数据控件和数据库管理窗口，可以直接建立或处理SQLServer2000数据库，并提供了强大的数据存储功能。
VisualBasic提供开放式数据连接，即ODBC功能，可通过直接访问或建立连接的方式使用并操作后台大型网络数据库，如SQLServer，Oracle等。
在应用程序中，可以使用结构化查询语言SQL数据标准，直接访问服务器上的数据库。
6、对象的链接与嵌入（OLE）
对象的链接与嵌入（OLE）将每个应用程序都看作是一个对象（object），将不同的对象链接（link）起来，再嵌入（embed）某个应用程序中，从而可以得到具有声音、影像、图像、动画、文字等各种信息的集合式的文件。
OLE技术是Microsoft公司对象技术的战略，它把多个应用程序合为一体，将每个应用程序看作是一个对象进行链接和嵌入，是一种应用程序一体化的技术。
利用OLE技术，可以方便地建立复合式文档（compounddocument），这种文档由来自多个不同应用程序的对象组成，文档中的每个对象都与原来的应用程序相联系，并可执行与原来应用程序完全相同的操作。
7、动态链接库（DLL）
VisualBasic是一种高级程序设计语言，不具备低级语言的功能，对访问机器硬件的操作不太容易实现。
但它可以通过动态链接库技术将C/C++或汇编语言编写的程序加入到VisualBasic应用程序中，可以像调用内部函数一样调用其他语言编写的函数。
此外，通过动态链接库，还可以调用Windows应用程序
接口（API）函数，实现SDK所具有的功能。
三.1.3对现有的排课系统的分析
随着我国市场经济的快速发展和信息化水平的不断提高，如何利用先进的管理手段，提高教育单位教学排课管理的水平，是当今社会所面临的一个课题。
提高教育管理水平，必须全方位地提高教育管理意识。
只有高标准、高质量的管理才能满足教育事业的发展需求。
面对信息时代的挑战，利用高科技手段来提高教学排课管理无疑是一条行之有效的途径。
在某种意义上，信息与科技在教学管理与现代化建设中显现出越来越重要的地位。
教学排课管理方面的信息化与科学化，已成为现代化生活水平步入高台阶的重要标志。
有关排课管理系统的软件市面上有不少，教学管理人员也试用过一些，但总觉得不是很好用，不能完全满足我们的要求，所以都放弃用这些软件了，改为每次输入数据后，用手工更改数据库存量和安排课程，另外课表也无法用限制条件自动生成.以及直接导出到EXCLE表中，所以，迫切希望有一套完全适合排课管理应用的软件，以减轻管理人员的工作负担。
另一方面由于这类软件大多数是单机版的，现在也有不少是网络板的，但大部份都是在本地网络上运行的。
因此系统的开发方向应当是面向网络版的排课管理系统开发。
这点在今后的学习中将不断完善。
三.1.4系统的逻辑模型
系统结构图
图2－1系统结构图
系统流程图
为了实现管理信息系统的计算机化，仅仅用文字来描述信息的流动和存储还远远不够，还要进一步调查分析舍去物质流，抽象出信息流，绘制出数据流程图，并对各种数据的属性和各项处理功能进行详细分析。
系统分析的主要成果是系统的逻辑模型。
本系统主要是以数据流图、数据字典和E-R图为主要描述工具来勾画系统的概貌。
数据流图（DFD，dataflowdiagram）是描述数据处理过程的有力工具。
数据流图从数据传递和加工的角度，以图形的方式刻画数据流从输入到输出的移动变换过程。
图2－2系统流程图
Chart2-2Systemdiagram
数据字典
名字：
班级编号
描述：
唯一地标识班级库表中一个特定班级的关键域
定义：
班级编号=10{char}
位置：
编辑班级信息，课程信息，教学计划，班级课程表
名字：
教室编号
描述：
唯一地标识教室库表中一个特定教室的关键域
定义：
教室编号=10{char}
位置：
编辑教室信息，教室课程表
名字：
教师编号
描述：
唯一地标识教师库表中一个特定教师的关键域
定义：
教师编号=10{char}
位置：
编辑教师信息，教学计划，教师课程表
名字：
学院编号
描述：
唯一地标识学院库表中一个特定学院的关键域
定义：
学院编号=10{char}
位置：
编辑教师信息
名字：
班级课程表
描述：
每学期一个确定班级的上课情况信息表
定义：
班级课程表=班级名称+课程名称+上课地点
位置：
输出到打印机
名字：
课程编号
描述：
唯一地标识课程库表中一门特定课程的关键域
定义：
课程编号=10{char}
位置：
编辑课程信息，教学计划
名字：
教室课程表
描述：
每学期一个确定教室的上课时间安排情况信息表
定义：
教室课程表=教室名称+班级名称
位置：
输出到打印机
名称：
教师课程表
描述：
每学期每个教师的上课情况信息表
定义：
教师课程表=教师姓名+课程名称+班级名称+教室名称
位置：
输出到打印机
三.1.5系统的可行性
经济可行性分析
本系统开发简单但要耗去一定的时间，所用的开发工具和软件都差不多是免费的。
本系统在以后的使用中对于教育办公自动化管理，节省教育人力、物力资源等都有很大的帮助。
由此可见，开发此系统在经济上是完全可行的。
操作可行性分析
如今的计算机已经走进千家万户，硬件成本的下降，导致计算机购买成本的降低.我的这套系统是利用自己的计算机加微软的集成开发环境MicrosoftVisualBasic6.0作为软件的开发平台和SQLServer2000数据库连接。
使开发出来的系统有直观的用户界面、有良好的安全性设置、有详细的操作说明书，这样更使各类用户很快地掌握系统的使用方法和操作，因此在操作上是可行的。
技术可行性分析
从目前IT业界比较流行的数据库开发、管理软件来看，对于比较简单的中小型数据库，VB和SQLServer2000的结合无疑是在实际应用中较为成功的一种解决方案。
为用户提供了业界软件开发一直坚持的操作简单的用户界面、完善强大的数据库操作功能和简洁明了的数据库接口。
所以技术实行起来相对会容易。
三.1.6成本效益分析
本系统的开发平台和开发工具都是免费提供的，所以不存在经济成本问题。
由于本软件还处于开发初期，所开发出的软件需要不断的修改和维护，就效益而言，它取代了传统的手工排课方式，节省了人力和时间。
如果要创造更高的效益需要对系统进行更多的优化。
三.2需求分析
三.2.1系统的运行环境要求
硬件要求
1486/DX66Mhz以上CPU
2内存16M以上（使用WindowsNT需要32M以上内存）
3硬盘容量1GB以上（典型安装需要128MB硬盘空间,完全安装须要147MB硬盘空间,外加Microsoft开发者文档67MB硬盘空间）
4VGA以上分辨率的显示器.
5一个CD-ROM驱动器
6鼠标、打印机
软件要求
1操作系统应使用MicrosoftWindows95及以上版本或者更高版本。
2安装有VisualBasic语言及SQLServer2000数据库。
三.2.2系统的功能要求
利用计算机实现计算机自动排课管理势在必行。
对于教育单位来说，利用计算机支持其高效率完成排课管理的日常事务，是适应现代教学制度要求、推动教学管理走向科学化、规范化的必要条件；而排课管理是一项琐碎、复杂而又十分细致的工作，课表信息录入,教师授课安排,限制条件输入,课表的自动生成等管理,一般不允许出错，如果实行手工操作,须手工填制大量的表格,这就会耗费教育工作人员大量的时间和精力，计算机进行排课工作的管理，不仅能够保证各项信息准确无误、快速输出，同时计算机具有手工管理所无法比拟的优点.例如:
检索迅速、查找方便、可靠性高、存储量大、保密性好、寿命长、成本低等。
这些优点能够极大地提高排课管理的效率,也是教育的科学化、正规化管理,与世界接轨的重要条件。
三.2.3系统的性能要求
本系统在性能上应达到如下要求：
●系统软件运行应该速度快、稳定、可靠，具有很高的健壮性和容错、纠错能力；
●系统软件操作上应简单、方便，界面简洁明了、美观；
●系统软件应能具有较高的安全性，对内对外都有严格的身份认证和数据保密的措施；
●系统软件在结构上应具有很好的可扩展性，便于将来的功能扩展和维护；
数据计算准确无误，精确度符合业务的需要。
1.教师E-R图
图2－3教师E-R
2.班级E-R图
图2－4班级E-R
3.课程E-R图
图2－5课程E-R
4.教室E-R图
图2-6教室E-R
三．总体设计
三.3模块设计
模块是软件结构的基础，软件结构的好坏完全由模块的属性体现出来，把软件模块化的目的是为了降低软件复杂性，使软件设计，测试，调试，维护等工作变得简易，但随着模块数目的增加，通过接口连接这些模块的工作量也随之增加。
从这些特性可得出如图的一条总的成本（或工作量）曲线，在考虑模块化时，应尽量使模块数接近于图中的M，它使得研制成本最小，而且应尽量避免不足的模块化或超量。
图3－1模块与成本关系图
Chart4-1Relationbetweenmoduleandcost
基于上述原因，在进行总体规划的初步设想中，以高校各种资源和资源的分配为依据，综合多种相关因素，将该系统划分成以下六个子功能模块：
基本信息管理子系统、用户管理子系统、数据管理子系统、教学计划管理子系统、排课管理子系统、课表查询子系统。
在数据库设计上，遵循“功能分离，数据共享”的原则，将数据库分成基础数据库及目标数据库两大部分，其中，基础数据库又可分为初始设置信息库、基本信息库、用户信息库三个功能子库。
目标库主要存放系统运行过程中的动态数据，目标方案等。
三.4功能分解
基本信息管理子系统功能：
班级信息，教室信息和教室信息的添加、保存、编辑和删除：
1、用户管理子系统功能：
用户密码的设置和修改，用户权限的设置，用户重新登陆；
2、数据管理子系统功能：
包括对教室、教师、班级、教学计划和课表数据的保存、查询、更新、删除；
3、教学计划管理子系统功能：
某一确定的学期的教学工作计划，对于班级而言，每门课程的学时、开始周、结束周以及每门课程的任课教师，该子系统对教学计划进行管理和完善；
4、排课管理子系统功能：
包括自动排课，手动排课两个部分；
5、课表查询子系统功能：
对于具体的班级、教师、教室进行课表查询，打印；
三.5数据库设计
排课管理系统是一项复杂的系统工程，其间需要大量的数据来支撑，从某种程度上来讲，排课管理系统的设计过程，其实也就是一个规范和完整的数据库设计过程。
经过多年的发展，关系型数据库系统（RDBMS）是最成熟的一种数据库管理模式，也是当前最流行的数据库管理系统。
故在此也采用该模式（在加一些关系数据库的介绍）。
三.5.1定义属性表
1.bClass表
字段名称
类型
说明
ClassID
字符
班级编号
ClassName
文本
班级名称
DepID
文本
学院编号
SpecID
文本
专业编号、
ClassStuNum
整型
班级人数
图3－2班级表
Chart3-2Classtable
2.bClassRoom表
字段名称
类型
说明
ClassRoomID
字符
教室编号，字段大小10
ClassRoomName
文本
教室名称，字段大小16
ClassTypeID
字符
教室类型，字段大小16
ClassRoomStuNum
整型
容纳人数，字段大小4
BuildingID
字符
教学楼编号，字段大小10
ClassRoomFlag
整型
教室标识符，字段大小4
图3－3教室表
Chart3-3Classroomtable
3.bCourse表
字段名称
类型
说明
CourseID
字符
课程编号，字段大小10
CourseName
字符
课程名称，字段大小20
CourseYXJ
字符
课程优先级，字段大小10
ClassID
字符
班级编号，字段大小10
CourseFlag
整型
课程标识符，字段大小4
图3－4课程表
Chart3-4Coursetable
4.bTeacher表
字段名称
类型
说明
TeacherID
字符
教师编号，字段大小10
TeacherName
文本
教师名称，字段大小16
DepID
文本
学院编号，字段大小16
CourseID
字符
课程编号，字段大小10
图3－5教师表
5.bTeachPlan表
字段名称
类型
说明
CourseID
字符
课程编号，字段大小10
CourseName
文本
课程名称，字段大小16
TeacherID
字符
教师编号，字段大小10
TeacherName
文本
教师名称，字段大小16
WeekNum
字符
周学时，字段大小10
CourseNum
字符
总学时，字段大小10
图3－6教师计划表
Chart3-6Reachplantable
6.bTempTable表
字段名称
类型
说明
ClassID
字符
班级编号，字段大小10
CourseID
字符
课程编号，字段大小10
TeacherID
字符
教师编号，字段大小10
ClassRoomID
字符
教室编号，字段大小10
TTime
整型
时间标识，字段大小4
Week
整型
周数，字段大小4
图3－7临时表
Chart3-7Temporarytable
三.6
升级会员 