Xây dựng phần mềm tạo thời khóa biểu tự động bằng C Hệ thống dữ liệu đảm bảo việc nhập dữ liệu, quản lý, khai thác dữ liệu được nhanh chóng, thuận tiện. Phần mềm giúp sắp xếp thời khóa biểu nhanh chóng giảm thiểu tối đa thời gian và công sức so với việc thực hiện thủ công. Phần mềm có giao diện hài hòa, dễ nhìn, linh hoạt, năng động hơn và đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao trong công tác quản lý giáo viên, lớp học, môn học… và nhu cầu của người sử dụng.
LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn Khoa Công nghệ thông tin, trường Đại học Quang Trung tạo điều kiện cho em thực Báo cáo đồ án tốt nghiệp Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo TS Nguyễn Văn Phong tận tình hướng dẫn, bảo suốt thời gian thực đồ án tốt nghiệp Trong trình thực chuyên đề em học hỏi nhiều kiến thức bổ ích kinh nghiệm quý báu làm tảng cho trình làm việc nghiên cứu sau Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô Khoa Cơng nghệ thơng tin tận tình giảng dạy, trang bị cho em kiến thức quan trọng năm học vừa qua Xin chân thành cảm ơn bạn, đặc biệt thành viên lớp C10TH đoàn kết, ủng hộ, giúp đỡ em suốt thời gian học tập trường thời gian thực đề tài Mặc dù cố gắng hoàn chỉnh chuyên đề phạm vi khả cho phép chắn không tránh khỏi thiếu sót, mong nhận thơng cảm, góp ý q Thầy Cơ bạn Em xin chân thành cảm ơn! Quy Nhơn, ngày 14 tháng năm 2017 Sinh viên thực Nguyễn Thành Vũ SVTH: Nguyễn Thành Vũ i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Những nội dung báo cáo thực hướng dẫn trực tiếp thầy giáo TS Nguyễn Văn Phong Mọi tham khảo dùng báo cáo trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên cơng trình, thời gian, địa điểm công bố Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, chúng tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm Sinh viên Nguyễn Thành Vũ SVTH: Nguyễn Thành Vũ ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC BẢNG viii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU ix I Lý chọn đề tài II Mục đích nghiên cứu đề tài III Đối tượng phạm vi nghiên cứu IV Phương pháp nghiên cứu 1 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Mô tả đề tài 1.2 Một số mẫu thời khóa biểu THCS 1.3 Bảng tổng hợp danh sách môn học THCS 1.4 Quy trình tạo thời khóa biểu trường CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khái quát phân tích hệ thống hướng đối tượng 2.1.1 Giới thiệu UML 2.1.2 Mục đích UML 2.1.3 Công dụng UML 2.1.4 Các đặc trưng khả UML 2.1.5 Mơ hình khái niệm UML SVTH: Nguyễn Thành Vũ iii 2.1.6 Kiến trúc hệ thống UML 17 2.2 Ngơn ngữ lập trình C# 18 2.2.1 Giới thiệu ngơn ngữ lập trình C# 18 2.2.2 Console application 20 2.2.3 Windows Form Application 23 2.3 Giải thuật di truyền Tính tiến hóa 28 2.3.1 Giải thuật di truyền 2.3.2 Tính tiến hóa 28 36 CHƯƠNG PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG 45 3.1 Áp dụng thuật toán vào tốn thời khóa biểu 45 3.1.1 Thuật tốn tiến hóa cải tiến 45 3.1.2 Nhiễm sắc thể tốn Thời khóa biểu 45 3.1.3 Quần thể 47 3.1.4 Thuật tốn xếp thời khóa biểu 3.1.5 Khởi tạo quần thể 47 48 3.1.6 Thuật tốn đánh giá độ thích nghi 50 3.1.7 Thuật tốn Đột biến, Biến dị, Lai ghép Nhiễm sắc thể 52 3.1.8 Thuật toán khử vi phạm số buổi học mơn học 52 3.1.9 Thuật tốn khử vi phạm trùng lịch giáo viên 53 3.1.10 Thuật toán cân số lượng tiết dạy giáo viên 3.1.11 Các bước lập lịch 55 56 3.2 Đặc tả chức hệ thống 57 3.2.1 Yêu cầu chức 57 3.2.2 Yêu cầu phi chức 57 SVTH: Nguyễn Thành Vũ iv 3.3 Phân tích thiết kế hệ thống 57 3.2.1 Biểu đồ Ca sử dụng 3.2.2 Biểu đồ lớp 57 59 3.2.3 Biểu đồ hoạt động 61 3.2.4 Biểu đồ 63 3.2.5 Mơ hình sở liệu 64 CHƯƠNG XÂY DỰNG ỨNG DỤNG 67 4.1 Trang .67 4.2 Các chức phần mềm 67 4.2.1 Cấu hình Server 67 4.2.2 Trang liệu phòng học 4.2.3 Trang liệu lớp học 68 68 4.2.4 Trang liệu giáo viên 69 4.2.5 Trang liệu môn học 69 4.2.6 Trang phân thời khóa biểu 70 4.2.7 Trang thời khóa biểu lớp học 70 4.2.8 Trang lịch dạy giáo viên71 4.2.9 Trang quản lý người dùng 71 KẾT LUẬN 71 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 SVTH: Nguyễn Thành Vũ v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Thời khóa biểu lớp .3 Hình 2: Thời khóa biểu lớp .4 Hình 3: Thời khóa biểu lớp .4 Hình 4: Thời khóa biểu lớp .4 Hình 5: Quy trình tạo TKB trường THCS .6 Hình 6: Lớp 10 Hình 7: Giao diện .10 Hình 8: Cộng tác 10 Hình 9: Ca sử dụng 11 Hình 10: Lớp hoạt động .11 Hình 11: Thành phần 11 Hình 12: Nút 11 Hình 13: Thông điệp 12 Hình 14: Máy trạng thái .12 Hình 15: Gói 12 Hình 16: Biểu đồ CA 14 Hình 17: Biểu đồ cộng tác 15 Hình 18: Thuật tốn chương trình 30 Hình 19: Bánh xe xổ số 32 Hình 20: Sơ đồ hình hai NST v1 v2 40 Hình 21: Hướng tiếp cận GA cổ điển 43 Hình 22: Hướng tiếp cận Eps 43 Hình 23: Cấu trúc Nhiễm sắc thể (thời khóa biểu) đoạn Gens 46 Hình 24: Cấu trúc hồn chỉnh Nhiễm sắc thể .47 Hình 25: Quần thể 47 Hình 26: Thuật tốn phân thời khóa biểu 48 Hình 27: Thuật tốn tạo quần thể .49 Hình 28: Quy định tiết học thời khóa biểu .50 Hình 29: Thuật tốn tính độ thích nghi Quần thể NST 51 Hình 30: Thuật tốn khử vi phạm số buổi NST 53 Hình 31: Thuật tốn khử vi phạm trùng lịch giáo viên .54 SVTH: Nguyễn Thành Vũ vi Hình 32: Thời khóa biểu trùng lịch dạy mơn Tốn .54 Hình 33: Thời khóa biểu sau hốn đổi hai mơn Tốn Ngoại ngữ 55 Hình 34: Thuật tốn lập lịch 56 Hình 35: Biểu đồ Ca sử dụng .58 Hình 36: Biểu đồ lớp 59 Hình 37: Biểu đồ hoạt động .61 Hình 38: Biểu đồ 63 Hình 39: Mơ hình sở liệu 64 Hình 40: Giao diện trang 67 Hình 41: Giao diện cấu hình Server 67 Hình 42: Giao diện liệu phòng học .68 Hình 43: Giao diện liệu lớp học 68 Hình 44: Giao diện liệu giáo viên 69 Hình 45: Giao diện liệu môn học 69 Hình 46: Giao diện phân thời khóa biểu 70 Hình 47: Giao diện thời khóa biểu lớp học 70 Hình 48: Giao diện lịch dạy giáo viên .71 Hình 49: Giao diện quản lý người dùng .71 SVTH: Nguyễn Thành Vũ vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Từ khóa ngơn ngữ C# 19 Bảng 2: Kiểu liệu C# 20 Bảng 3: Ký tự đặc biệt C# 20 Bảng 4: Thao tác chuỗi .22 Bảng 5: Các thuộc tính Lable 24 Bảng 6: Các thuộc tính TextBox 24 Bảng 7: Các thuộc tính Button 25 Bảng 8: Các thuộc tính CheckBox .25 Bảng 9: Các thuộc tính Combobox 26 Bảng 10: Các thuộc tính ListBox 26 Bảng 11: Các thuộc tính giống Control .27 Bảng 12: Các kiện Control 28 Bảng 13: Mô tả hoạt động bánh xe xổ số 33 Bảng 14: Bảng giáo viên 64 Bảng 15: Bảng môn học .65 Bảng 16: Bảng lớp học 65 Bảng 17: Bảng phòng học 66 Bảng 18: Bảng thời khóa biểu 66 SVTH: Nguyễn Thành Vũ viii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Ý nghĩa THCS Trung học sở GA Genetic Algorithm (giải thuật di truyền) DNA Deoxyribonucleic acid (vật liệu di truyền) NST Nhiễm sắc thể TKB Thời khóa biểu GV Giáo viên SVTH: Nguyễn Thành Vũ ix MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài Để đáp ứng mục tiêu dự án Tin học hoá quản lý ngành giáo dục, tạo hệ thống thông tin thống phục vụ điều hành quản lý, chọn hướng phát triển phần mềm xếp thời khóa biểu cho trường THCS nhằm: Tổ chức quản lý, lưu trữ liệu hệ thống máy vi tính làm tăng tính an tồn Sắp xếp, tính tốn, phân chia TKB cách nhanh chóng xác Chi phí đào tạo sử dụng phần mềm không tốn Tổ chức quản lý, phù hợp với ứng dụng triển khai diện rộng Bảo trì, phát triển phần mềm, phát triển ứng dụng tích hợp với ứng dụng khác cách dễ dàng nhanh chóng; nên việc mở rộng tốn II Mục đích nghiên cứu đề tài Hệ thống liệu đảm bảo việc nhập liệu, quản lý, khai thác liệu nhanh chóng, thuận tiện Phần mềm giúp xếp thời khóa biểu nhanh chóng giảm thiểu tối đa thời gian công sức so với việc thực thủ cơng Phần mềm có giao diện hài hòa, dễ nhìn, linh hoạt, động đáp ứng yêu cầu ngày cao công tác quản lý giáo viên, lớp học, môn học… nhu cầu người sử dụng III Đối tượng phạm vi nghiên cứu Cán giáo viên phân công phụ trách lập TKB trường THCS, thành phần tin học liên quan đến công tác quản lý bao gồm: hệ quản trị sở liệu, phân tích thiết kế hệ thống, ngơn ngữ lập trình C# IV Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu thực tế: Tìm hiểu thực tế quy trình phân cơng TKB, thu thập liệu từ cán giáo viên phụ trách phân công TKB, để có nhìn khái qt hiệu chỉnh cho phù hợp với hệ thống - Nghiên cứu tài liệu: Tài liệu hệ quản trị sở liệu SQL Server ngơn ngữ lập trình C# SVTH: Nguyễn Thành Vũ 3.2.2 Biểu đồ lớp Hình 36: Biểu đồ lớp SVTH: Nguyễn Thành Vũ 62 Hệ thống gồm có sáu lớp liệu: - Lớp Quyền truy cập: dùng để lưu thông tin tài khoản quản lý tài khoản người dùng, gồm tính cập nhật (thêm, sửa, xóa tài khoản) chứa thơng tin đăng nhập vào phần mềm - Lớp Giáo viên: dùng để lưu quản lý hồ sơ giáo viên; gồm tính cập nhật (thêm, sửa, xóa) thông tin giáo viên - Lớp Môn học: dùng để lưu quản lý liệu môn học; gồm tính cập nhật (thêm, sửa, xóa) thơng tin mơn học - Lớp Phòng học: dùng để lưu quản lý liệu phòng học; gồm tính cập nhật (thêm, sửa, xóa) thơng tin phòng học - Lớp lớp học: dùng để lưu quản lý liệu lớp học; gồm tính cập nhật (thêm, sửa, xóa) thơng tin lớp học - Lớp Thời khóa biểu: dùng để lưu quản lý liệu TKB; chứa thông tin để giúp người dùng xem TKB Giải thích quan hệ lớp: - Giáo viên – Môn học: + Một Giáo viên dạy Môn học + Một Môn học có nhiều Giáo viên dạy - Giáo viên – Lớp hoc: + Một Giáo viên chủ nhiệm Lớp học + Một Lớp học có Giáo viên chủ nhiệm - Giáo viên – Thời khóa biểu: + Một Giáo viên có Thời khóa biểu + Một Thời khóa biểu có nhiều Giáo viên - Lớp học – Phòng học: + Một Lớp học học Phòng học + Một Phòng học có nhiều Lớp học học - Lớp học – Thời khóa biểu: + Một Lớp học có Thời khóa biểu + Một Thời khóa biểu có Lớp học - Mơn học – Thời khóa biểu: + Một Mơn học có Thời khóa biểu + Một Thời khóa biểu có nhiều Mơn học SVTH: Nguyễn Thành Vũ 63 3.2.3 Biểu đồ hoạt động Hình 37: Biểu đồ hoạt động SVTH: Nguyễn Thành Vũ 64 Khi chương trình “Duyệt mở”, người dung tiến hành “Cấu hình Server” để tạo kết nối với CSDL, kết nối thành cơng tới giao diện “Đăng nhâp”, khơng thành cơng tiếp tục “Cấu hình Server” Tiếp theo người dùng “Đăng nhập” để vào hệ thống, “Đăng nhập” thành cơng tới “Giao diện chính” chương trình, khơng thành cơng tiếp tục thực “Đăng nhập” Tại “Giao diện chính” chương trình người dùng thực chức sau đây: - “Cập nhật liệu phòng học”: người dùng xem, thêm, sửa, xóa liệu phòng học - “Cập nhật liệu mơn học”: người dùng xem, thêm, sửa, xóa liệu mơn học - “Cập nhật liệu giáo viên”: người dùng xem, thêm, sửa, xóa liệu giáo viên - “Cập nhật liệu lớp học”: người dùng xem, thêm, sửa, xóa liệu lớp học - “Thiết lập thời khóa biểu”: người dùng “Lập TKB”, “Xem TKB lớp”, “Xem lịch giáo viên” + “Xem TKB lớp”: người dùng xem TKB lớp tiến hành “Xuất TKB lớp” + “Xem lịch giáo viên”: người dùng xem lịch dạy giáo viên tiến hành “Xuất lịch dạy GV” Khi người dùng sử dụng tính trên, hệ thơng xuất “Thông báo” “Hiển thị kết quả” cho người dùng biết Khi không thực thao tác nửa người dùng sử dụng chức “Thoát” để thoát khỏi chương trình SVTH: Nguyễn Thành Vũ 65 3.2.4 Biểu đồ Hình 38: Biểu đồ SVTH: Nguyễn Thành Vũ 66 3.2.5 Mơ hình sở liệu Hình 39: Mơ hình sở liệu Các bảng sở liệu: STT Tên trường Kiểu liệu Kích cỡ Ghi IDGV int Mã Giáo Viên IDMon int Mã Môn Học Chuyenkhoi nvarchar 50 Chuyên Khối TenGV nvarchar 50 Tên giáo viên Namsinh nvarchar 30 Năm sinh Gioitinh bit Diachi nvarchar 50 Địa SoDT nvarchar 11 Số điện thoại 10 Sotiet int 11 Usernam nvarchar 20 Tên đăng nhập 12 Password nvarchar 10 Mật Giới tính Số tiết Bảng 14: Bảng giáo viên SVTH: Nguyễn Thành Vũ 67 STT Tên trường Kiểu liệu Kích cỡ Ghi IDMon int Mã môn học Ten nvarchar 50 Tên môn học Khoi6 bit 50 Khối Khoi7 bit 50 Khối Khoi8 bit 50 Khối Khoi9 bit 50 Khối SoTietK6 int Số tiết khối SoTietK7 int Số tiết khối SoTietK8 int Số tiết khối SoTietK9 int Số tiết khối 10 SoBuoiK6 int Số buổi khôi 11 SoBuoiK7 int Số buổi khôi 12 SoBuoiK8 int Số buổi khôi 13 SoBuoiK9 int Số buổi khôi 14 Kep bit Tiết Kép 15 Phu bit Tiết Phụ Bảng 15: Bảng môn học STT Tên trường Kiểu liệu Kích cỡ Ghi IDLop int Mã Lớp IDPH int Mã phòng Nam int Năm học Khoi int Khối học Tenlop nvarchar Siso int Sỉ số Buoihoc int Buổi học IDGV int Mã giáo viên 30 Tên lớp Bảng 16: Bảng lớp học SVTH: Nguyễn Thành Vũ 68 STT Tên trường Kiểu liệu Kích cỡ Ghi IDPH int Mã phòng TenPH nvarchar Succhua int Sức chưa Vitri nvarchar Vị trí 50 Tên phòng Bảng 17: Bảng phòng học STT Tên trường Kiểu liệu Kích cỡ Ghi IDTKB int Mã thời khóa biểu IDMon int Mã Mơn Học IDLop int Mã Lớp IDGV int Mã giáo viên Thu nvarchar Tiet int 10 Thứ Tiết học Bảng 18: Bảng thời khóa biểu SVTH: Nguyễn Thành Vũ 69 CHƯƠNG XÂY DỰNG ỨNG DỤNG Dựa vào kết đạt q trình phân tích thiết kế nêu trên, tiến hành xây dựng chương trình lập thời khóa biểu cho trường THCS, với trang chức minh họa qua hình 4.1 Trang Hình 40: Giao diện trang 4.2 Các chức phần mềm 4.2.1 Cấu hình Server Hình 41: Giao diện cấu hình Server SVTH: Nguyễn Thành Vũ 70 4.2.2 Trang liệu phòng học Hình 42: Giao diện liệu phòng học 4.2.3 Trang liệu lớp học SVTH: Nguyễn Thành Vũ 71 Hình 43: Giao diện liệu lớp học 4.2.4 Trang liệu giáo viên Hình 44: Giao diện liệu giáo viên 4.2.5 Trang liệu mơn học SVTH: Nguyễn Thành Vũ 72 Hình 45: Giao diện liệu mơn học 4.2.6 Trang phân thời khóa biểu Hình 46: Giao diện phân thời khóa biểu 4.2.7 Trang thời khóa biểu lớp học SVTH: Nguyễn Thành Vũ 73 Hình 47: Giao diện thời khóa biểu lớp học 4.2.8 Trang lịch dạy giáo viên Hình 48: Giao diện lịch dạy giáo viên 4.2.9 Trang quản lý người dùng Hình 49: Giao diện quản lý người dùng SVTH: Nguyễn Thành Vũ 74 KẾT LUẬN I ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐỀ TÀI Kết đạt Phần mềm chạy thực nghiệm, bước đầu đạt kết như: Truy xuất liệu nhanh chóng phù hợp với quy mơ quản lý chương trình với hệ thống CSDL phù hợp Hệ thống liệu đảm bảo việc nhập liệu, quản lý, khai thác liệu nhanh chóng, thuận tiện Phần mềm giúp người quản lý việc cập nhập thông tin, liệu về: môn học, lớp, giáo viên, phòng Phần mềm xếp phân chia lịch học lớp lịch dạy giáo viên Giảm thiểu thời gian cơng sức quản lý, tăng độ xác, phục vụ đạt hiệu cao Giao diện thân thiện, dễ sử dụng Kết chưa đạt Chưa xuất thời khóa biểu tất lớp lúc Chưa xuất lịch dạy giáo viên tất giáo viên lúc II HƯỚNG GIẢI QUYẾT CỦA ĐỀ TÀI Tối ưu hóa chương trình, nâng cao tính logic sở liệu, đảm bảo tính tồn vẹn liệu người dùng Phát triển tốt để áp dụng vào thực tiễn tốt SVTH: Nguyễn Thành Vũ 75 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Hữu Khang, Hoàng Đức Hải, Đoàn Thiện Ngân C# 2005 Lập trình Windows Forms Nhà xuất Lao động Xã hội [2] Phạm Hữu Khang, Hoàng Đức Hải, Trần Tiến Dũng C# 2005 Lập trình hướng đối tượng Nhà xuất Lao động Xã hội [3] Phạm Hữu Khang, Hoàng Đức Hải, Trần Tiến Dũng C# 2005 Lập trình sở liệu Nhà xuất Lao động Xã hội [4] Nguyễn Văn Ba Phân tích thiết kế hệ thống thông tin Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội-2003 [5] Nguyễn Phương Lan Lập trình Windows với C#.Net Nhà xuất Lao động -Xã hội [6] Phạm Hữu Khang, Hoàng Đức Hải Lập trình ứng dụng chuyên nghiệp SQL SERVER 2000 Nhà xuất giáo dục năm 2002 [7] Các tài liệu khác khai thác từ nguồn Internet SVTH: Nguyễn Thành Vũ 76