Xây dựng chƣơng trình hỗ trợ xếp lịch thời khóa biểu cho đào tạo và học tập tín chỉ

Thời khóa biểu của trường học là kế hoạch giảng dạy của giáo viên và học tập của sinh viên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG -o0o - Xây dựng chƣơng trình hỗ trợ xếp lịch thời khóa biểu cho đào tạo học tập tín ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Sinh viên thực hiên: Nguyễn Hoàng Anh Giáo viên hướng dẫn: Ths Nguyễn Thị Xuân Hƣơng Mã số sinh viên: 111185 HẢI PHÒNG – 2011 LỜI CẢM ƠN Trước tiên em xin bày tỏ trân trọng lòng biết ơn cô giáo Th.S Nguyễn Thị Xuân Hương giảng viên Khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Dân lập Hải Phòng Trong suốt thời gian học làm đồ án tốt nghiệp, cô dành nhiều thời gian q báu để tận tình bảo, hướng dẫn, định hướng cho em việc nghiên cứu, thực đồ án Em xin cảm ơn thầy, cô giáo Khoa Công nghệ thông tin trường giảng dạy em trình học tập, thực hành, làm tập, cung cấp kiến thức quý báu để em tiếp cận nghiên cứu cơng nghệ, kỹ thuật Xin cảm ơn bạn bè thành viên gia đình tạo điều kiện tốt nhất, động viên, cổ vũ suốt trình học làm đồ án tốt nghiệp Mặc dù em tích cực cố gắng hồn thành đồ án song với khuôn khổ đồ án tốt nghiệp khơng tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, em mong thơng cảm góp ý thầy cô bạn Em xin chân thành cảm ơn! Hải Phịng, tháng 07 năm 2010 Sinh viên Nguyễn Hồng Anh MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÀI TỐN XẾP THỜI KHĨA BIỂU VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP TIẾP CẬN 1.1 Tổng quan 1.2 ng Cao đẳng – Đại học 10 1.3 Các phương pháp tiếp cận 12 CHƢƠNG 2: HÓA GIẢI THUẬT DI TRUYỀN VÀ TÍNH TỐN TIẾN 15 2.1 Giải thuật di truyền 15 2.1.1 Ý tưởng 15 2.1.2 Đặc trưng 15 2.1.3 Cấu trúc 16 2.1.4 Biểu diễn vector số thực 23 2.1.5 Một số cải tiến đơn giản giải thuật di truyền 24 2.2 Tính tốn tiến hóa (Evolutionary Computation) 25 2.2.1 Các chiến lược tiến hóa (Evolution Strategies – ES) 25 2.2.2 Lập trình tiến hóa (Evoluationary Programming – EP) 28 2.2.3 Lập trình di truyền (Genetic Programming – GP) 29 2.2.4 Chương trình tiến hóa (Evoluation Programmes – Eps) 31 CHƢƠNG 3: BÀI TỐN THỜI KHĨA BIỂU – PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ ÁP DỤNG GIẢI THUẬT TIẾN HĨA 35 3.1 Phân tích thiết kế hệ thống 35 3.1.1 Mơ hình đào tạo theo tín 35 3.1.2 Quy trình xếp thời khóa biểu theo đào tạo tín 36 3.1.3 Sơ đồ tiến trình nghiệp vụ xếp thời khóa biểu 39 3.1.4 Mơ hình nghiệp vụ 40 3.1.5 Biểu đồ ngữ cảnh 41 3.1.6 Biểu đồ phân rã chức 42 3.1.7 Danh sách hồ sơ liệu sử dụng 43 3.1.8 Ma trận thực thể chức 43 3.1.9 Biểu đồ luồng liệu 44 3.1.10 Mơ hình liên kết thực thể (ER) 47 3.1.11 Mơ hình quan hệ 50 3.2 Áp dụng giải thuật tiến hóa 54 3.2.1 Các yêu cầu thời khóa biểu theo đào tạo tín 54 3.2.2 Biểu diễn nhiễm sắc thể 55 3.2.3 Khởi tạo quần thể ban đầu 57 3.2.4 Xác định hàm thích nghi 60 3.2.5 Các toán tử di truyền 61 3.2.6 Quá trình chọn lọc 63 3.2.7 Thủ tục tiến hóa 64 CHƢƠNG 4: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG MINH HỌA 65 4.1 Tổng quan ứng dụng 65 4.2 Một số chức vào giao diện ứng dụng 66 4.2.1 Chức nhập liệu 66 4.2.2 Chức hiển thị thời khóa biểu 69 4.3 Thử nghiệm ứng dụng 70 4.3.1 Kết đạt ứng dụng 71 4.3.2 Bảng kết thực nghiệm 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc giải thuật di truyền 17 Hình 2.2 Bánh xe xổ số 20 Hình 2.3 Sơ đồ hình hai nhiễm sắc thể v1 v2 30 Hình 2.4 Nội dung thủ tục Eps 32 Hình 2.5 Hướng tiếp cận GA cổ điển 33 Hình 2.6 Hướng tiếp cận Eps 33 Hình 3.1 Quy trình xếp thời khóa biểu theo đào tạo tín 36 Hình 3.2 Sơ đồ tiến trình nghiệp vụ 39 Hình 3.3 Biểu đồ ngữ cảnh 41 Hình 3.4 Biểu đồ phân rã chức 42 Hình 3.5 Biểu đồ luồng liệu mức 44 Hình 3.6 Biểu đồ luồng liệu mức tiến trình nhập liệu 45 Hình 3.7 Biểu đồ luồng liệu mức tiến trình xếp TKB 46 Hình 3.8 Biểu đồ luồng liệu mức tiến trình xem TKB 46 Hình 3.9 Mơ hình ER 48 Hình 3.10 Cơ sở liệu 50 Hình 3.11 Cấu trúc nhiễm sắc 56 Hình 3.12 Thời khóa biểu ban đầu theo trục ca-ngày 58 Hình 3.13 Thời khóa biểu hồn chỉnh phịng học 59 Hình 3.14 Tốn tử đổi chỗ giáo viên 62 Hình 3.15 Tốn tử đổi chỗ lớp môn học 63 Hình 3.16 Thủ tục tiến hóa cho tốn xếp thời khóa biểu tín 64 Hình 4.1 Menu ứng dụng 65 Hình 4.2 Trang nhập lớp mơn học 66 Hình 4.3 Trang nhập giáo viên dự kiến 67 Hình 4.4 Trang nhập phịng học dự kiến 68 Hình 4.5 Thời khóa biểu phịng học 69 Hình 4.6 Thời khóa biểu giáo viên 69 Hình 4.7 Thời khóa biểu lớp mơn học 70 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: So sánh mơ hình niên chế tín chỉ: 11 Bảng 2.1 Mô tả cách hoạt động bánh xe xổ số 21 Bảng 3.1 Nội dung cơng việc xếp thời khóa biểu 38 Bảng 3.2 Bảng phân tích xác định chức tác nhân hồ sơ 40 Bảng 3.3 Ma trận thực thể chức 43 Bảng 3.4 Các kiểu thực thể, thuộc tính khóa 47 Bảng 3.5 DUKIEN_DT 51 Bảng 3.6 MON_CHO_CTDT 51 Bảng 3.7 LOP_MONHOC 51 Bảng 3.8 MON 52 Bảng 3.9 GV 52 Bảng 3.10 GV_DAY_MON 52 Bảng 3.11 TKB 53 Bảng 3.12 PHONG 53 Bảng 3.13 NGUYEN_VONG 53 Bảng 3.14 Danh sách môn học dự kiến cho ngành CT13 57 Bảng 4.1 Bảng kết đánh giá thực nghiệm ứng dụng 72 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT GA – Genetic Algorithm – Giải thuật di truyền cổ điển TKB – Thời khóa biểu GV – Giáo viên DS – Danh sách HSDL – Hồ sơ liệu SV – Sinh viên MH – Môn học t/tin – Thông tin QL – Quản lý HT – Hệ thống MỞ ĐẦU Thời khóa biểu trường học kế hoạch giảng dạy giáo viên học tập sinh viên Một bảng thời khóa biểu hợp lý giúp giáo viên thuận lợi, thoải mái lên lớp giúp sinh viên thoải mái đăng ký học tập Đã từ lâu, việc lập thời khóa biểu cho lớp tín vấn đề quan trọng phịng đào tạo phải ln ln hồn thành trước triển khai cho sinh viên đăng ký học Lập thời khóa biểu phương pháp thủ công công việc nặng nề, tốn nhiều thời gian dễ vi phạm ràng buộc nghiệp vụ Do vậy, áp dụng phải trải qua điều chỉnh vài lần đạt yêu cầu Các toán thời khóa biểu phong phú đa dạng ràng buộc yêu cầu đặc trưng hệ đào tạo, chí trường học Bài tốn thời khóa biểu thuộc lớp tốn tối ưu nên giải thuật truyền thống khó giải trọn vẹn yêu cầu nghiệp vụ yêu cầu thời gian thực Trong ba thập niên qua, có nhiều giải thuật xây dựng cải tiến để giải toán tối ưu Giải thuật di truyền tính tiến hóa mơ tiến hóa tự nhiên sinh học gần phương pháp tối ưu hóa đàn kiến Dorigo đề xuất hướng tiếp cận đại Cả hai loại giải thuật tỏ hiệu việc áp dụng giải toán tối ưu thực tế, tiêu biểu toán lập thời khóa biểu trường học, tốn thú vị có tính thực tiễn cao Xuất phát từ vấn đề trên, đề tài “Xây dựng chương trình hỗ trợ xếp lịch thời khóa biểu cho đào tạo học tập tín chỉ” hình thành, đồ án tập trung nghiên cứu tốn lập thời khóa biểu cho đào tạo tín chỉ, sử dụng giải thuật di truyền phương pháp tính tốn tiến hóa để giải toán mặt lý thuyết lẫn xây dựng ứng dụng Cấu trúc đồ án sau: Chương 1: Tổng quan tốn xếp thời khóa biểu phương pháp tiếp cận, Chương 2: Giải thuật di truyền tính tốn tiến hóa, Chương 3: Bài tốn thời khóa biểu – Phân tích thiết kế hệ thống áp dụng giải thuật tiến hóa, Chương 4: Xây dựng ứng dụng minh họa, Và cuối phần kết luận CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÀI TỐN XẾP THỜI KHĨA BIỂU VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP TIẾP CẬN 1.1 Tổng quan Bài tốn lập thời khóa biểu trường học toán thú vị lớp tốn tối ưu tính chất đa dạng mơ hình thời khóa biểu, có nhiều ràng buộc phức tạp tính chất thực tiễn Bài tốn thời khóa biểu trường hợp riêng tốn lập lịch, đưa chuỗi kiện (các môn học, giảng môn thi) bao gồm giáo viên học sinh khoảng thời gian định trước, tập ràng buộc phải thỏa mãn loại thời khóa biểu khác Tập ràng buộc bao gồm khả tham dự học sinh, khả làm việc giáo viên, số lượng sức chứa phòng học yêu cầu kiện Phát biểu tốn Mỗi trường có danh sách lớp học Mỗi lớp có danh sách xác định học tuần, bao gồm tên môn học, tên giáo viên số tiết Các lớp học phân bố phòng học biết Tìm phương án phân bố học, môn học giáo viên thỏa mãn số ràng buộc bắt buộc (ràng buộc cứng) số có khơng ràng buộc khơng bắt buộc thỏa mãn triệt để (ràng buộc mềm) Có thể nêu số ràng buộc phổ biến sau: Ràng buộc cứng: Một giáo viên tiết dạy không lớp Một lớp tiết học có khơng giáo viên Một lớp tiết học có khơng q mơn Khơng lập lịch vào bận giáo viên Chẳng hạn, tiết họp định kỳ trưởng khoa, hay trưởng môn… Một số môn không dạy k tiết ngày học Trong buổi học lớp tiết học liên tục (khơng có tiết nghỉ giữa) Trong buổi học, tiết học môn học liên tục (không tách rời) Một số môn phải phân vào xác định Ví dụ: tiết sinh hoạt tiết đầu buổi đầu tuần Ràng buộc mềm: Các mơn học có nhiều tiết tuần phải phân bố tương đối tập trung cho lớp Một số giáo viên muốn dạy không dạy vào số tiết số buổi định Số buổi dạy giáo viên không nhiều (gom ngày dạy) Trường hợp giáo viên dạy hai buổi buổi sáng có tiết dạy buổi chiều ngày khơng phân lịch dạy, buổi sáng không phân lịch tiết cuối buổi chiều khơng phân lịch tiết đầu… 1.2 Bài tốn thời khóa biểu ao đẳng – Đại học Đây loại thời khóa biểu phức tạp tính biến động tính chất đa dạng loại hình đào tạo (học theo niên chế, học theo tín chỉ…) Bài tốn lập thời khóa biểu cho trường Đại học tốn lập lịch cho giảng vào khóa học với số lượng phòng học tiết học cho trước Khóa học điểm khác biệt thời khóa biểu trường Đại học với trường Trung Học Phổ Thơng Các sinh viên tham dự khóa học, cịn lớp học trường phổ thông tạo tập học sinh Ở trường Đại học, , hai khóa học có trùng số sinh viên tham dự điều tạo xung đột lập lịch tiết học Hơn nữa, giảng viên thường dạy khóa học hay mơn học học kỳ Cuối cùng, sức chứa phòng học yếu tố quan trọng việc lập lịch Hiện nay, trường Đại học Việt Nam thường đào tạo theo mơ hình: Mơ hình lớp học niên chế: Sinh viên vào nhập học năm học phân cố định vào lớp học Mơ hình lớp học tín chỉ: Sinh viên tự đăng ký vào lớp môn học chuẩn bị trước thời khóa biểu Các lớp môn học thực chất môn học thiết kế thời khóa biểu giảng dạy chi tiết Thơng thường, sau thời khóa biểu lớp học lên kế hoạch sinh viên vào thời khóa biểu cụ thể để đăng ký học 10 Nếu khơng tìm giáo viên thích hợp ta để trống phần mã giáo viên lớp mơn học Với cách biểu diễn nhiễm sắc thể thủ tục khởi tạo quần thể ban đầu trên, giải thuật thỏa mãn số ràng buộc cứng sau: Chỉ có lớp mơn học tổ chức phịng ca xác định Các lớp học từ trở lên chia thành hai ca khác Và thỏa mãn ràng buộc mềm: Các môn chuyên ngành kỳ, khóa, thuộc ngành bị trùng lịch để đảm bảo cho sinh viên đăng ký hết mơn học Các ràng buộc cịn lại xử lý phép biến dị, trình bày kỹ phần sau Ưu điểm cách biểu diễn là: Cấu trúc nhiễm sắc thể giống với thời khóa biểu thực tế Mỗi nhiễm sắc thể mã hóa cho tồn thời khóa biểu trường 3.2.4 Xác định hàm thích nghi Do ràng buộc đa dạng, ta nên xét ràng buộc xây dựng hàm đánh giá tương ứng, sau tổ hợp lại thành hàm đánh giá chung cho cá thể Tùy theo tính chất cứng, mềm tính cần thiết ràng buộc, ta gán cho chúng tham số lớn nhỏ khác hàm đánh giá tổng thể cá thể Ta xây dựng tổ hợp hàm đánh giá thành phần cá thể v gồm k ràng buộc sau: k f (v ) M f i (v ) i [3.1] Trong đó, fi(v) = - Ai*xi hàm đánh giá theo ràng buộc thứ i, Ai > tham số, xi ≥ số lớp môn học vi phạm ràng buộc thứ i, với i = 1, 2, …, k, M > gia số ban đầu Gia số M phải chọn đủ lớn để bảo đảm cho f(v) > Ví dụ: f1(v) = - A1*x1 Đánh giá số tiết học bị trùng giáo viên (A1 tham số, x1 số lớp môn học bị trùng) x1=10 có nghĩa có 10 lớp mơn học mà số giáo viên bị trùng lịch số ca học 60 A1 = 10 tương ứng với vi phạm tính 10 điểm tổng số điểm vi phạm 100 Khi chọn M 1000 số điểm cịn lại cá thể 1000 – 100 cịn 900 Vậy cá thể có điểm cao gần với 1000 cá thể tối ưu Tùy theo loại ràng buộc cứng hay mềm vi phạm nhiều hay mà định giá trị cho tham số A gia số M Việc xây dựng hàm thích nghi cho cá thể từ hàm thích nghi tồn phần giúp ta dễ dàng thay đổi tham số để điều khiển hướng hội tụ toán theo định hướng người sử dụng Tuy nhiên, thay đổi cần phải bảo đảm tiêu chuẩn hàm thích nghi pha tiến hóa, nghĩa hàm thích nghi phải phân biệt độ thích nghi cá thể, để cá thể tương ứng với lời giải tốt có giá trị hàm thích nghi lớn 3.2.5 Các toán tử di truyền Các toán tử di truyền tách thành hai nhóm tốn tử lai toán tử biến dị Một số toán tử biến dị việc tạo cá thể cịn có nhiệm vụ xử lý ràng buộc Với tốn thời khóa biểu ta khơng sử dụng tốn tử lai đoạn gene nhiễm sắc thể mang tính đại diện cho lớp môn học cụ thể chúng xếp ngẫu nhiên vào phịng Vì ta đổi chỗ đoạn gene cá thể với tạo việc thừa lớp môn học cá thể lại thiếu lớp môn học cá thể kia, điều khơng đảm bảo tồn vẹn lớp mơn học đầu vào Hơn xếp ngẫu nhiên khó để tìm đoạn gene giống để đổi chỗ nên ta dùng toán tử biến dị toán Một đặc điểm giải thuật tiến hóa thường tìm lời giải gần tối ưu, khó thỏa mãn hồn tồn ràng buộc, cho thỏa mãn triệt để thời gian chạy lâu (có thể lên tới ngày…) khơng gian tìm kiếm rộng có lặp lại Do đó, ràng buộc, ta cần có tốn tử biến đổi có định hướng (giống việc biến đổi gene theo ý người công nghệ sinh học) Việc vừa giúp tạo nhiễm sắc thể mới, vừa xử lý ràng buộc đẩy nhanh q trình hội tụ Ngồi ra, việc đẩy nhanh hội tụ dẫn đến số thơng tin tích cực (một số nhiễm sắc thể có tiềm cao bị bỏ qua), nên để bổ sung thơng tin ta cần có toán tử biến dị mạnh 61 3.2.5.1 Toán tử đổi chỗ giáo viên phòng (khử ca trùng) Sử dụng tốn tử để xóa ca trùng giáo viên nhiều phịng Khi có giáo viên A bị trùng ca dạy hai phòng, giả sử phòng A201 phòng C101 vào ca thứ T ngày N Ta tìm ca T’ vào ngày N’ tuần cho giáo viên A khơng có ca dạy Ta tìm giáo viên B dạy tiết T’ ngày N’ hai phòng Đổi chỗ ca dạy hai giáo viên, ta khử xung đột ca T giáo viên A Ví dụ: A201 Thứ Thứ … Thứ A201 Thứ Thứ … Thứ Ca GV-A … GV-D Ca GV-B … GV-D Ca GV-G … GV-B Ca GV-G … GV-A Ca GV-G … GV-E Ca GV-G … GV-E Ca GV-C … Ca GV-C … C101 Thứ Ca Thứ … Thứ GV-A … GV-C Ca GV-M … GV-G Ca GV-L … GV-N Ca GV-O … Hình 3.14 Tốn tử đổi chỗ giáo viên 62 3.2.5.2 Tốn tử đổi chỗ lớp mơn học (khử lớp cụm) Sử dụng toán tử để đổi chỗ lớp mơn học có trở lên chia làm hai ca có vị trí liền kề Khoảng cách tối ưu hai ca học hai đến ba ngày C\T MLP31021-2 ENG31053-2 4 ENG31042-2 MAT31032-2 ENG31041-2 ENG31053-2 ENG31054-2 ENG31053-2 MLP31021-2 MAT31023-2 ENG31042-2 ENG31041-2 MAT31031-2 ENG31054-2 C\T 5 MAT31023-2 ENG31042-2 ENG31042-2 ENG31041-2 MAT31031-2 ENG31054-2 MAT31032-2 ENG31054-2 ENG31053-2 ENG31041-2 Hình 3.15 Tốn tử đổi chỗ lớp mơn học 3.2.5.3 Tốn tử thay đổi tồn lớp Một đặc điểm giải thuật tiến hóa đạt đến giá trị gần tối ưu, quần thể dần tính biến dị khơng cịn thơng tin nên khó phát triển Để khắc phục điểm này, ta cho biến dị mạnh cách thay phần toàn cá thể cá thể hoàn toàn Điều cung cấp thông tin cho giải thuật, đem lại khả có đột phá tromg tìm kiếm để dẫn đến giá trị gần tối ưu 3.2.6 Quá trình chọn lọc Quá trình dựa vào phương pháp bánh xe xổ số GA cổ điển (xem mục 2.1.3.3) với xác suất lựa chọn cá thể vi tính theo cơng thức: pi f (vi ) N f (v j ) j [3.2] N f (v j ) Trong đó, f(vi) hàm đánh giá cá thể vi tất ràng buộc, j độ thích nghi tồn phần quần thể, N số cá thể 63 3.2.7 Thủ tục tiến hóa Procedure len_lich_tkb; Begin Khởi tạo P; Đánh giá P; Repeat Số_lần  Random( ) For i  to Số_lần Do Begin Hệ_số  Random( ); If Hệ_số < Pmut1 then Khử ca trùng giáo viên( P,T); Hệ_số  Random( ); If Hệ_số < Pmut2 then Khử lớp cụm (P,T); Hệ_số  Random( ); If Hệ_số < Pmut3 then Biến dị mạnh (P); End; Đánh giá P; Until Điều_kiện_kết_thúc; Biểu_diễn_lời_giải; End; Hình 3.16 Thủ tục tiến hóa cho tốn xếp thời khóa biểu tín Trước tiên, khởi tạo quần thể P trình bày mục 3.2.3 Sau đó, cá thể quần thể P đánh giá độ thích nghi thơng qua thủ tục đánh mục 3.2.4 Hệ_số  Random( ); Vòng lặp Repeat … Until thực q trình tiến hóa thỏa mãn Điều_kiện_kết_thúc (đạt đến giá trị đủ lớn hàm thích nghi) Trong vòng lặp Hệ_số  Random( ); này, quần thể P liên tục tái sinh phát triển thông qua quần thể trung gian T Các cá thể sinh thơng qua tốn tử di truyền lưu trữ tạm thời T Sau hồn thành tốn tử di truyền, thủ tục Lựa_chọn (xem mục 3.2.6) thực lựa chọn từ quần thể T cá thể tốt thông qua hàm thích nghi để đưa vào quần thể P Cuối P đánh giá với cá thể để kết thúc bước lặp.Trong thủ tục trên, biến Pmut1, Pmut2, Pmut3 … tham số thể xác suất sử dụng tốn tử Chúng cố định thay đổi giá trị trình thực ứng dụng 64 CHƢƠNG 4: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG MINH HỌA 4.1 Tổng quan ứng dụng Ứng dụng sử dụng quần thể gồm 20 cá thể, cá thể thể nhiễm sắc thể có cấu trúc mảng hai chiều thể thời khóa biểu tồn trường học Cấu trúc dễ dàng chuyển dạng cấu trúc mảng ba chiều mô tả mục 3.2.2 sau tìm lời giải đủ tốt Việc sử dụng mảng hai chiều giúp ta có nhìn tổng thể thời khóa biểu tồn trường, đồng thời dễ dàng xây dựng toán tử di truyền lãng phí nhớ Để giải vấn đề buổi mà giáo viên phải họp môn ứng dụng cho phép đánh dấu trước vào ngày để tránh phân lịch Cuối cùng, ứng dụng cho phép định lấy lời giải đủ tốt để chọn phương án vừa ý Menu chính: Hình 4.1 Menu ứng dụng 65 4.2 Một số chức vào giao diện ứng dụng 4.2.1 Chức nhập liệu 4.2.1.1 Chức nhập lớp mơn học Nhập lớp mơn học cho q trình xếp lịch thời khóa biểu Sử dụng lưới hiển thị kết nối tới sở liệu để hiệu chỉnh, xóa thêm lớp mơn học Menu tự động hiển thị di chuột tới trường liệu tương ứng, hiệu chỉnh trực tiếp lưới liệu sử dụng textbox combobox bên Sử dụng nút bên để kết thúc áp dụng thay đổi vào sở liệu thực tế Hình 4.2 Trang nhập lớp môn học 66 4.2.1.2 Chức nhập giáo viên dự kiến Dùng lưới liệu để thị bảng sở liệu, tương tác với liệu lưới cách trực quan dễ sử dụng Tại nhập mơn mà giáo viên có khả dậy đồng thời cho phép đăng ký ca bận giáo viên tuần Hình 4.3 Trang nhập giáo viên dự kiến 67 4.2.1.3 Chức nhập phòng học dự kiến Trang để nhập sửa chứa thông tin phịng học Hình 4.4 Trang nhập phịng học dự kiến 68 4.2.2 Chức hiển thị thời khóa biểu 4.2.2.1 Xem thời khóa biểu phịng học Sử dụng dropdownlist để lựa chọn phòng học cần xem lịch Hình 4.5 Thời khóa biểu phịng học 4.2.2.2 Xem thời khóa biểu giáo viên Sử dụng tab phía để di chuyển qua lại ba loại thời khóa biểu sử dụng menu bên trái Hình 4.6 Thời khóa biểu giáo viên 69 4.2.2.3 Xem thời khóa biểu lớp mơn học Tại hiển thị tồn thời khóa biểu lớp mơn học kỳ Hình 4.7 Thời khóa biểu lớp môn học 4.3 Thử nghiệm ứng dụng Ứng dụng chạy thử nhiều lần liệu thực tế, với tham số biến dị cố định, kết qua thu khả quan việc giải ràng buộc cứng ràng buộc mềm Qua thử nghiệm cho thấy, sau 50 tới 100 hệ tiến hóa với thời gian thực từ tới 15 phút cho lời giải đủ tốt chấp nhận Hạn chế ứng dụng tốc độ hội tụ kém, cải tiến tham số tĩnh tham số động chắn hiệu 70 4.3.1 Kết đạt đƣợc ứng dụng Các ràng buộc cứng: Giải trọn vẹn ràng buộc sau: Phòng học có đủ điều kiện để dạy lớp mơn học Chỉ có lớp mơn học tổ chức phòng học ca xác định Các lớp môn học từ trở lên phải chia thành hai ca học khác Tại khoảng thời gian cho trước giáo viên dậy lớp mơn học phịng xác định Các ràng buộc mềm Các môn chuyên ngành kỳ, khóa, thuộc ngành bị trùng lịch để đảm bảo cho sinh viên đăng ký hết mơn học Các lớp môn học chia thành hai ca học hai ngày có khoảng giãn cách tuần phù hợp (thơng thường khoảng cách ngày cách từ 2-3 ngày hợp lý) Thời khoá biểu phải có khả chấp nhận ngày nghỉ định trước giáo viên 4.3.2 Bảng kết thực nghiệm Bộ liệu thử nghiệm Gồm toàn lớp mơn học phịng đào tạo dự kiến mở cho khối ngành kỹ thuật CT, CTC, ĐC, ĐCC, XD, XDC, ĐT với tất khóa cộng thêm lớp thuộc môn Giáo dục thể chất (GDTC) tổng cộng 405 lớp môn học Tổng số giáo viên tham gia quy trình xếp thời khóa biểu tương ứng với 405 lớp môn học 112 giáo viên Một số lớp mơn học Giáo dục quốc phịng, kỹ thuyết trình giao tiếp hiệu khơng xác định trước giáo viên giảng dậy Tổng số phòng học sử dụng để xếp thời khóa biểu tồn dãy nhà A gồm phịng máy 24 phòng học cộng với tầng tầng dãy nhà F gồm phòng máy tầng phịng thí nghiệm tầng cuối khu nhà tập đa bể bơi sân bóng đá tổng cộng 37 phịng sử dụng để xếp lớp môn học vào 71 Tổng số trường tạo cho mối quan hệ giáo viên với lớp mơn học dậy 1132 trường Bảng 4.1 Bảng kết đánh giá thực nghiệm ứng dụng Kết trung bình Số ca Số hệ Kết tốt Số ca Số ca Số ca trùng lịch GV ngày môn 30 20 15 0 50 0 0 trùng lịch GV ngày môn 72 KẾT LUẬN Trong thời gian , đồ án đạt số kết sau: Tìm hiểu sơ tốn xếp thời khóa biểu tín Tìm hiểu giải thuật di truyền phương pháp tính tốn tiến hóa Áp dụng giải thuật di truyền vào tốn xếp thời khóa biểu tín Xây dựng thành cơng ứng dụng demo xếp thời khóa biểu tín Tuy nhiên hạn chế thiếu sót định Do sử dụng tham số tĩnh nên hội tụ ứng dụng thời điểm nên kết đạt khơng đủ tốt để tạo thành thời khóa biểu Với số lượng lớn giá trị đầu vào tạo khơng gian tìm kiếm cực lớn giải thuật di truyền phải tăng số lượng hệ lên khiến cho thời gian thực ứng dụng tương đối lâu lên tới vài tiếng điều gây khó khăn cho số hệ thống Các ràng buộc cho toán dừng lại mức để tạo thành thời khóa biểu thơ chưa phản ánh thời khóa biểu hồn chỉnh đầy đủ thực tế Trong tương lai em cố gắng bổ sung phát triển thêm số chức cho ứng dụng để người sử dụng linh động q trình xếp lịch, đồng thời nâng cấp thuật tốn để xử lý giải nhiều ràng buộc thực tế 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Quốc Hưng (2004), Luận văn thạc sĩ đề tài “Tính tốn tiến hóa ứng dụng lập thời khóa biểu trường trung học phổ thông”, Đại học Quốc Gia Hà Nội [2] Lưu Thị Liễu (2009), Đồ án Tốt Nghiệp đề tài “Xây dựng chương trình xếp thời khóa biểu phục vụ đào tạo tín cho khoa CNTT”, Trường Đại học Thái Ngun [3] Hồng Chính Nghĩa (2009), Đồ án Tốt Nghiệp đề tài “Tìm hiểu giải thuật di truyền ứng dụng giải toán lập lịch”, Trường ĐHDL Hải Phòng [4] Bùi Thị Oanh (2009), Đồ án Tốt Nghiệp đề tài “Nghiên cứu tính tốn mềm ứng dụng”, Trường ĐHDL Hải Phòng [5] Nguyễn Đức Khánh (2007), Đồ án Tốt Nghiệp đề tài “Lập thời khóa biểu tự động cho trường Đại học Bách Khoa”, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 74 ... biểu toán lập thời khóa biểu trường học, tốn thú vị có tính thực tiễn cao Xuất phát từ vấn đề trên, đề tài ? ?Xây dựng chương trình hỗ trợ xếp lịch thời khóa biểu cho đào tạo học tập tín chỉ? ?? hình... loại hình đào tạo (học theo niên chế, học theo tín chỉ? ??) Bài tốn lập thời khóa biểu cho trường Đại học tốn lập lịch cho giảng vào khóa học với số lượng phòng học tiết học cho trước Khóa học điểm... (Đối với chương trình, khối lượng học phần tính theo đơn vị học trình, 1,5 đơn vị học trình quy đổi thành tín chỉ) 35 3.1.2 Quy trình xếp thời khóa biểu theo đào tạo tín Giai đoạn xếp Dự kiến kế