CN108846782A - 排课表生成方法及装置、存储介质、电子设备 - Google Patents

排课表生成方法及装置、存储介质、电子设备 Download PDF

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CN108846782A CN201810569497.7A CN201810569497A CN108846782A CN 108846782 A CN108846782 A CN 108846782A CN 201810569497 A CN201810569497 A CN 201810569497A CN 108846782 A CN108846782 A CN 108846782A
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Abstract

本公开提供一种排课表生成方法及装置、存储介质、电子设备。该方法包括：获取初始排课表，所述初始排课表用于记录各教学班的初始课程安排；根据教学班组班要求和/或排课要求，基于邻域搜索算法优化所述初始排课表，得到新的排课表。如此方案，可以在尽量减少冲突的情况下，简单快捷的生成走班制教学模式下的排课表。

Description

排课表生成方法及装置、存储介质、电子设备
技术领域
本公开涉及智能化技术领域，具体地，涉及一种排课表生成方法及装置、存储介质、电子设备。
背景技术
走班制教学，是指学科教室和老师固定，学生根据自己的能力水平和兴趣愿望选择自身发展的层次班级上课，不同层次的班级，其教学内容和程度要求不同，作业和考试的难度也不同的教学方法。
与传统教学方式相比，走班制教学模式下，学生可以不在固定的行政班上课，而是根据所选择的课程和层次的不同，被分配到不同的教学班。
走班制教学模式下，多样化的选课结果为排课带来了更大的挑战，复杂程度非人为手工可以实现，传统的基于行政班的排课方法亦不可适用。
发明内容
本公开的主要目的是提供一种排课表生成方法及装置、存储介质、电子设备，在尽量减少冲突的情况下，简单快捷的生成走班制教学模式下的排课表。
为了实现上述目的，本公开提供一种排课表生成方法，所述方法包括：
获取初始排课表，所述初始排课表用于记录各教学班的初始课程安排；
根据教学班组班要求和/或排课要求，基于邻域搜索算法优化所述初始排课表，得到新的排课表。
可选地，所述获取初始排课表，包括：
根据学生的选课信息，将学生划分为至少一个学生分组，属于同一学生分组的学生具有相同的选课信息；
为各学生分组分配教学班，并为各教学班对应的课程分配老师、教室、以及课时点，得到各教学班的初始排课表。
可选地，所述为各学生分组分配教学班，包括：
根据教学班的人数上限N，将学生分组拆分为至少一个教学班，所述教学班对应的课程为该学生分组的学生选择的所有课程；
或者，
根据教学班的人数上限N，将学生分组拆分为至少一个子学生分组，每个子学生分组的人数不超过N；结合各子学生分组的学生选择的课程，逐门课程的为所述子学生分组分配教学班，所述教学班对应的课程为该子学生分组的学生选择的一门课程。
可选地，所述逐门课程的为所述子学生分组分配教学班，包括：
如果当前课程对应有已建教学班，且当前子学生分组的学生插入所述已建教学班后，所述已建教学班的总学生人数未超过N，则将所述当前子学生分组分配到所述已建教学班；
如果当前课程对应有已建教学班，且当前子学生分组的学生插入所述已建教学班后，所述已建教学班的总学生人数超过N，则将所述当前子学生分组分配到所述当前课程对应新建教学班；或者，将所述当前子学生分组的部分学生分配到所述当前课程对应新建教学班，将所述当前子学生分组的剩余学生插入到已建教学班，且使插入了所述剩余学生的已建教学班的总学生人数不超过N。
可选地，所述方法还包括：
根据学生分组具有的如下特性，确定各学生分组的处理顺序：对学生分组进行随机排序；或者，按照学生分组的学生人数排序；或者，按照学生分组对应的课程的课时点数排序；
所述为各学生分组分配教学班，包括：按照所述处理顺序，依序为各学生分组分配教学班。
可选地，在根据学生分组具有的特性排序之前，所述方法还包括：
先根据课程具有的如下特性，确定各学生分组的处理顺序：按照课程的预期组班排课难易程度排序；或者，按照课程对应的学生人数排序。
可选地，所述教学班组班要求至少包括以下项目中的至少一项：
教学班的总分班数量；
各门课程对应的教学班的分班数量；
各教学班的学生人数平均化。
可选地，所述基于邻域搜索算法优化所述初始排课表，得到新的排课表，包括：
基于所述初始排课表，调整当前教学班的排课信息，所述排课信息包括课程的课时点、学生、老师、教室中的至少一项；
如果所述当前教学班的调整后排课信息、所述初始排课表中其他教学班的排课信息，之间存在冲突，则进行排课表调整：
若在满足预设条件之前，得到不存在冲突的调整后排课表，则将该调整后排课表作为邻域搜索的可行解，停止邻域搜索，得到所述新的排课表；
若在满足预设条件之前，未得到不存在冲突的调整后排课表，则按照以下方式处理：
停止邻域搜索，恢复所述初始排课表，作为所述新的排课表；或者，
停止邻域搜索，将存在冲突最少的调整后排课表作为邻域搜索的可行解，得到所述新的排课表；或者，
将存在冲突最少的调整后排课表作为邻域搜索的可行解，继续基于所述可行解进行邻域搜索，得到所述新的排课表。
本公开提供一种排课表生成装置，所述装置包括：
初始排课表获取模块，用于获取初始排课表，所述初始排课表用于记录各教学班的初始课程安排；
初始排课表优化模块，用于根据教学班组班要求和/或排课要求，基于邻域搜索算法优化所述初始排课表，得到新的排课表。
可选地，所述初始排课表获取模块包括：
学生分组划分模块，用于根据学生的选课信息，将学生划分为至少一个学生分组，属于同一学生分组的学生具有相同的选课信息；
教学班分配模块，用于为各学生分组分配教学班，并为各教学班对应的课程分配老师、教室、以及课时点，得到各教学班的初始排课表。
可选地，所述教学班分配模块，用于根据教学班的人数上限N，将学生分组拆分为至少一个教学班，所述教学班对应的课程为该学生分组的学生选择的所有课程；
或者，
所述教学班分配模块包括：子学生分组拆分模块，用于根据教学班的人数上限N，将学生分组拆分为至少一个子学生分组，每个子学生分组的人数不超过N；教学班分配子模块，用于结合各子学生分组的学生选择的课程，逐门课程的为所述子学生分组分配教学班，所述教学班对应的课程为该子学生分组的学生选择的一门课程。
可选地，所述教学班分配子模块，用于在当前课程对应有已建教学班，且当前子学生分组的学生插入所述已建教学班后，所述已建教学班的总学生人数未超过N时，将所述当前子学生分组分配到所述已建教学班；在当前课程对应有已建教学班，且当前子学生分组的学生插入所述已建教学班后，所述已建教学班的总学生人数超过N时，将所述当前子学生分组分配到所述当前课程对应新建教学班；或者，将所述当前子学生分组的部分学生分配到所述当前课程对应新建教学班，将所述当前子学生分组的剩余学生插入到已建教学班，且使插入了所述剩余学生的已建教学班的总学生人数不超过N。
可选地，所述装置还包括：
处理顺序确定模块，用于根据学生分组具有的如下特性，确定各学生分组的处理顺序：对学生分组进行随机排序；或者，按照学生分组的学生人数排序；或者，按照学生分组对应的课程的课时点数排序；
所述教学班分配模块，用于按照所述处理顺序，依序为各学生分组分配教学班。
可选地，在根据学生分组具有的特性排序之前，所述处理顺序确定模块，还用于先根据课程具有的如下特性，确定各学生分组的处理顺序：按照课程的预期组班排课难易程度排序；或者，按照课程对应的学生人数排序。
可选地，所述教学班组班要求至少包括以下项目中的至少一项：
教学班的总分班数量；
各门课程对应的教学班的分班数量；
各教学班的学生人数平均化。
可选地，所述初始排课表优化模块，用于基于所述初始排课表，调整当前教学班的排课信息，所述排课信息包括课程的课时点、学生、老师、教室中的至少一项；如果所述当前教学班的调整后排课信息、所述初始排课表中其他教学班的排课信息，之间存在冲突，则进行排课表调整：
若在满足预设条件之前，得到不存在冲突的调整后排课表，则将该调整后排课表作为邻域搜索的可行解，停止邻域搜索，得到所述新的排课表；
若在满足预设条件之前，未得到不存在冲突的调整后排课表，则按照以下方式处理：
停止邻域搜索，恢复所述初始排课表，作为所述新的排课表；或者，
停止邻域搜索，将存在冲突最少的调整后排课表作为邻域搜索的可行解，得到所述新的排课表；或者，
将存在冲突最少的调整后排课表作为邻域搜索的可行解，继续基于所述可行解进行邻域搜索，得到所述新的排课表。
本公开提供一种存储介质，其中存储有多条指令，所述指令由处理器加载，执行上述排课表生成方法的步骤。
本公开提供一种电子设备，所述电子设备包括；
上述的存储介质；以及
处理器，用于执行所述存储介质中的指令。
本公开方案中，可以先基于学生的选课信息，进行组班排课，得到记录各教学班的初始课程安排的初始排课表；然后再根据教学班组班要求和/或排课要求，基于邻域搜索算法优化初始排课表，得到新的排课表。如此方案，可以在面对走班制教学模式多样化、复杂程度高的选课结果时，简单快捷的生成可用排课表。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1为本公开方案排课表生成方法的流程示意图；
图2为本公开方案中学生分组的示意图；
图3为本公开方案中基于邻域搜索算法优化初始排课表的流程示意图；
图4为本公开方案排课表生成装置的构成示意图；
图5为本公开方案用于生成排课表的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
参见图1，示出了本公开排课表生成方法的流程示意图。可以包括以下步骤：
S101，获取初始排课表，所述初始排课表用于记录各教学班的初始课程安排。
随着高考制度的改革，学生可以根据自己的兴趣、爱好，对所学科目进行选考。目前常见的选科方式包括：六选三方式，即，从物理、化学、生物、政治、历史、地理六门课程中选择三门作为高考科目；七选三方式，即，从物理、化学、生物、政治、历史、地理、技术七门课程中选择三门作为高考科目。本公开方案对所选科目、选科方式等可不做具体限定，可以结合实际应用需求确定。不论针对哪种选科方式，学生所选科目的组合方式较多，具有多样性和分散性，这势必会增大排课的复杂度。
为了得到走班制教学模式下的可用排课表，可以先根据学生的选课信息，确定出初始排课表。例如，可以先根据学生的选课信息，将学生划分为至少一个学生分组，通常，属于同一学生分组的学生具有相同的选课信息；再分别为各学生分组分配教学班，并为各教学班对应的课程分配老师、教室、以及课时点，得到各教学班的初始排课表。
作为一种示例，学生的选课信息可以体现为学生所选课程的名称，例如，物理、化学、生物等。或者，学生的选课信息可以体现为学生所选课程的名称、以及分层信息。举例来说，分层信息可以体现为课程是否参加高考，即高考层、会考层，例如，物理高考层、历史会考层等；或者，分层信息可以体现为课程的难易程度，例如，物理A层、物理B层等。本公开方案对选课信息的表现形式可不做具体限定，可以结合实际应用情况确定。
下面结合具体示例，对本公开方案中获取初始排课表的过程进行解释说明。
若根据学生的选课信息，得到图2所示学生分组的示例。该示例中，将学生划分为6个学生分组，以学生分组1为例，该学生分组内的学生所选课程完全相同，即具有相同的选课信息。如此，对于后续组建教学班、排课等操作来说，同一学生分组内的所有学生属于等价的个体，预先将等价的个体归并到一组，可以有效减小搜索空间，提升组班排课的性能和效率。
得到学生分组后，可以分别为每个学生分组分配教学班。作为一种示例，存在至少两个学生分组时，可以并行的为每个学生分组分配教学班；或者，可以先确定出各学生分组的处理顺序，再依序为每个学生分组分配教学班。举例来说，至少可以按照以下方式确定学生分组的处理顺序：
1.根据学生分组具有的特性排序
(1)对学生分组进行随机排序。
(2)可以按照学生分组的学生人数排序。
通常，学生分组的学生人数越多，分配教学班的难度越高，故可以按照学生人数由高到低对学生分组排序。图2所示示例中，排序结果可以体现为学生分组2、3、1、4、6、5。
(3)可以按照学生分组对应的课程的课时点数排序。
通常，每门课程的课时点数是预先确定好的，可以统计学生分组对应的所有课程的课时点数，如图2所示，学生分组1对应的课程的课时点数为，物理高考层、化学高考层、生物高考层、历史会考层、地理会考层、政治会考层6门课程各自的课时点数之和。统计出各学生分组对应的课程的课时点数之后，可以按照课时点数由高到低对学生分组排序。
2.根据课程具有的特性排序
(1)可以按照课程的预期组班排课难易程度排序。
作为一种示例，可以通过以下公式计算课程的预期组班排课难易程度：
其中，comp表示当前课程的预期组班排课难易程度；hc表示当前课程的课时点数；ht表示教学班的总课时点数，例如，一周的课时点数为40，在实际分配时，行政班对应的课时可以是20，教学班对应的课时可以是20，即ht＝20；tc表示当前课程对应的老师数量；cap表示当前课程对应的班级人数上限；sc表示选择当前课程的学生总人数；k为预设参数，用以防止出现分母为0的情况，举例来说，k的取值可以体现为：-1<k≤1，且k≠0，例如，k＝0.01。
通常，选择当前课程的学生总人数sc越接近当前课程的最大可容纳学生数量comp值越大，当前课程的预期组班排课的难度越大。
作为一种示例，还可以通过课程的课时点数，表示课程的预期组班排课难易程度。通常，课程所需的课时点数越多，其预期组班排课的难度越大。
在实际应用过程中，一个学生分组可以对应多门课程，故按照课程的预期组班排课难易程度排序后，还可以依据学生分组具有的特性进行二次排序，最终得到各学生分组的排序。
举例来说，物理高考层的组班排课难度大于化学高考层的组班排课难度，以依据学生分组的学生人数进行二次排序为例，排序过程可以体现为：
首先，确定出物理高考层对应的所有学生分组，如图2所示可以包括学生分组1、4、6，若按照学生分组的学生人数进行二次排序，由高到低排序结果为学生分组1、4、6；
其次，确定出化学高考层对应的所有学生分组，如图2所示可以包括学生分组1、2、3、4、5，考虑到学生分组1、4已经完成排序，此时需要排序的是学生分组2、3、5，若按照学生分组的学生人数进行二次排序，由高到低排序结果为学生分组2、3、5。
综上，最终的排序结果可以体现为学生分组1、4、6、2、3、5。
(2)可以按照课程对应的学生人数排序。
获得学生分组后，可以统计每门课程对应的学生分组的学生人数，按照由高到低对课程排序。如图2所示，物理高考层对应学生分组1、4、6，则物理高考层对应的学生人数为69+33+7＝109。统计出各门课程对应的学生人数之后，便可得到课程的排序结果。
同样地，在实际应用过程中，还可以依据学生分组具有的特性进行二次排序，最终得到各学生分组的排序，具体过程可参照上文所做介绍，此处不再赘述。
举例来说，本公开方案至少可以按照以下两种方式分配教学班。
方式一，根据教学班的人数上限N，将学生分组拆分为至少一个教学班，所述教学班对应的课程为该学生分组的学生选择的所有课程。可以理解地，拆分得到的教学班的人数不超过N。
作为一种示例，本公开方案中教学班的人数上限N可以由人为设定；或者，可以结合各门课程的班级人数上限，确定N的取值，例如，物理高考层的班级人数上限为20人，化学高考层的班级人数上限为25人，生物高考层的班级人数上限为25人，历史会考层的班级人数上限为30人，地理会考层的班级人数上限为30人，政治会考层的班级人数上限为28人，故对于图2所示学生分组1来说，教学班的人数上限N＝20。
本方式中，为学生分组分配教学班时，可以将学生分组划分成至少一个新的行政班，即，教学班可以体现为选择了相同课程的学生组建的新的行政班。以图2所示学生分组1为例，可以将69名学生划分成4个教学班，每个教学班对应的课程包括：物理高考层、化学高考层、生物高考层、历史会考层、地理会考层、政治会考层。
方式二，根据教学班的人数上限N，将学生分组拆分为至少一个子学生分组，每个子学生分组的人数不超过N；结合各子学生分组的学生选择的课程，逐门课程的为所述子学生分组分配教学班，所述教学班对应的课程为该子学生分组的学生选择的一门课程。
除方式一所示新的行政班之外，还可以针对不同课程，为学生分组分配不同的教学班。具体地，可以先根据N将学生分组拆分为至少一个子学生分组，如图2所示学生分组1，可以拆分出4个子学生分组11、12、13、14。
作为一种示例，可以按照以下原则拆分学生分组：尽量使各子学生分组的人数平均化、尽量使更多的子学生分组达到人数上限N、尽量减少子学生分组的数量，等等，本公开方案对此可不做具体限定。
得到子学生分组后，可以结合子学生分组的学生选择的课程，逐门课程的为子学生分组分配教学班。即，一个教学班可以对应一门课程。以子学生分组11为例，对应的课程包括：物理高考层、化学高考层、生物高考层、历史会考层、地理会考层、政治会考层，针对物理高考层来说，可以将子学生分组11分配到物理1班；针对化学高考层来说，可以将子学生分组11分配到化学1班。
作为一种示例，逐门课程的为子学生分组分配教学班时，可以新建教学班，并将子学生分组分配到该新建教学班；或者，可以按照以下方式分配教学班：
首先，判断当前课程是否对应有已建教学班。
举例来说，当前课程为物理高考层，且在为子学生分组11分配教学班时创建了物理1班，则在为当前子学生分组，即子学生分组12分配教学班时，可以判定当前课程对应有已建教学班，即物理1班。
其次，如果当前课程对应有已建教学班，则判断当前子学生分组的学生插入已建教学班后，已建教学班的总学生人数是否超过N。
在当前课程对应有已建教学班时，可以先尝试将当前子学生分组的学生合并到已建教学班中。具体可以分为以下两种情况：
(1)将当前子学生分组的学生插入已建教学班后，已建教学班的总学生人数未超过N，此时，可以将当前子学生分组分配到已建教学班。
(2)将当前子学生分组的学生插入已建教学班后，已建教学班的总学生人数超过N，此时，可以按照以下方式处理：
方式一，新建教学班，并将当前子学生分组分配到该新建教学班。
方式二，拆分当前子学生分组，一部分学生分配到新建教学班，剩余学生分配到已建教学班。可以理解地，基于教学班的人数上限N，剩余学生可能分配到一个已建教学班，也可能分配到多个已建教学班，本公开方案对此可不做具体限定，只要插入了剩余学生的已建教学班的总学生人数不超过N即可。
上文所举示例中，若子学生分组11、12、13的学生人数均为20，子学生分组14的学生人数为9，可以分别为子学生分组11、12、13、14创建物理1班、物理2班、物理3班、物理4班，完成学生分组1的组班操作。
举例来说，后续在为学生分组4分配教学班时，若教学班的人数上限N＝20，可以拆分出2个子学生分组41、42，其中，子学生分组41的学生人数为20，子学生分组42的学生人数为13。若当前课程为物理高考层，当前子学生分组为子学生分组41，可以按照方式一，直接为子学生分组41创建物理5班；或者，可以按照方式二，将子学生分组41中的11人，合并到物理4班，使物理4班的人数达到上限N，再创建物理5班，将子学生分组41中的9人分配到物理5班。
在实际应用过程中，当前课程可能对应有至少2个已建教学班，可以按照以下原则，为当前子学生分组确定可插入的已建教学班：优先插入到学生人数最少的已建教学班、优先插入到学生人数最多的已建教学班，等等，本公开方案对此可不做具体限定。
综上，为每个学生分组分配教学班后，可以进行排课操作，即分别为每个教学班对应的课程分配老师、教室、课时点，得到各教学班的初始排课表。作为一种示例，可以在所有教学班均分配完毕后，再针对每个教学班进行排课操作；或者，可以每分配得到一个教学班，即针对该教学班进行排课操作，本公开方案对此可不做具体限定。
在实际应用过程中，可以进行随机排课；或者，可以基于预设要求进行排课操作，下面对预设要求进行举例说明。
1.与教学班组班相关的要求，至少可以包括以下要求中的至少一种：
课程的班级人数上限，即，针对课程组建教学班时，对应的教学班的人数上限。
课程的分班数量，即，针对课程组建教学班时，对应的教学班的数量。
老师的带班数量，即，老师可以分配的教学班数量。
班级人数平均化，即，针对课程组建教学班时，该课程对应的教学班的人数尽量平均化。
同志愿不拆，即，选择相同课程的学生，不进行拆分处理。
同班不拆，即，一个行政班中选择相同课程的学生，不进行拆分处理。
男女比例平均，即，尽量缩小教学班男生、女生的人数差，性别平均化。
成绩集中，即，同一个教学班的学生成绩尽量平均。
2.与排课相关的要求，至少可以包括以下要求中的至少一种：
(1)时间相关的要求，可以体现为老师、教学班、教室、课程等在某些特殊时间不能排课。
举例来说，老师A在某个时间需要参加培训，故不能在该时间为老师A排课；物理1班在某个时间需要开班会，故不能在该时间为物理1班排课；201教室在某个时间有活动，故不能在该时间为201教室排课；某些课程，例如历史会考层不能安排在上午第一节课，故不能在该时间为历史会考层排课。
(2)课程相关的要求
课程同天互斥，即，不同的课程不能安排在同一天，例如，物理高考层、化学高考层不能安排在同一天。
课程前后互斥，即，不同的课程不能连在一起上，例如，物理高考层、化学高考层不能前后连着上。
(3)其他要求
课时优先，即，课程对排课时间有要求。例如，某些课程要求安排在上午。
老师互斥，即，多个老师不能在同一课时都安排课程。例如，老师B要去旁听老师A的课，则需确保两位老师不在同一课时都安排课程。
教案齐头，即，老师A给至少2个教学班上课时，各教学班使用一套教案，确保各教学班的课程进度保持一致。
老师课时平均，即，老师每天上课的课时尽量平均化。
本公开方案对预设要求的表现形式可不做具体限定，可以结合实际应用需求设置。
针对上述预设要求，在实际应用过程中，还可以设置各要求的优先级，在排课时，可以先满足优先级高的要求。作为一种示例，如果设置有至少两条预设要求，还可以预先检测至少两条预设要求之间是否存在冲突；如果存在冲突，则可提示给用户查看。
S102，根据教学班组班要求和/或排课要求，基于邻域搜索算法优化所述初始排课表，得到新的排课表。
作为一种示例，教学班组班要求可以包括以下项目中的至少一项：
1.教学班的总分班数量。
2.各门课程对应的教学班的分班数量。可以理解地，不同课程对应的教学班的分班数量可以相同，也可以不同，具体可由实际应用而定。
3.各教学班的学生人数尽量平均化。
下面以课程对应的教学班的分班数量为例，对优化初始排课表的过程进行解释说明。
该优化过程主要针对一个教学班对应一门课程的情况，是在初始排课表的基础上，通过调整组班结果的方式，重新为学生分配教学班，以增加或减少课程对应的教学班的数量，使课程对应的教学班的分班数量满足学校要求。具体过程可体现如下：
判断当前课程对应的教学班的分班数量是否为学校要求的分班数量，具体可以分为以下三种情况：
(1)如果正好为学校要求的分班数量，则不调整该当前课程的组班结果。
(2)如果多于学校要求的分班数量，则可尝试进行教学班合并，以减少课程对应的教学班的数量。
举例来说，可以从当前课程对应的教学班中选择一个待处理教学班，将该待处理教学班的学生合并到其他教学班中。例如，可以随机选择待处理教学班；或者，可以将学生人数最少的教学班确定为待处理教学班；或者，可以将包含学生分组最少的教学班确定为待处理教学班，本公开方案对此可不做具体限定。
作为一种示例，可以使待处理教学班逐个尝试与当前课程下的其他教学班重新组班：如果重新组班后，不存在冲突，则可完成该待处理教学班的合并操作，若此时仍多于学校要求的分班数量，可以继续选择下一个待处理教学班，进行教学班合并；如果重新组班后，存在冲突，则可基于邻域搜索算法尝试获取一张无冲突的排课表，具体过程可参照下文所做介绍。
(3)如果少于学校要求的分班数量，则可尝试进行教学班拆分，以增多课程对应的教学班的数量。
举例来说，可以从当前课程对应的教学班中选择一个待处理教学班，将该待处理教学班的学生拆分到至少2个新的教学班中。例如，可以随机选择待处理教学班；或者，可以将学生人数最多的教学班确定为待处理教学班；或者，可以将包含学生分组最多的教学班确定为待处理教学班，本公开方案对此可不做具体限定。
作为一种示例，可以将待处理教学班的学生尽量平均的拆分到至少2个新的教学班中。拆分完毕后，可以重新对每个新的教学班进行排课操作；或者，可以使其中1个新的教学班的老师、教室、课时保持不变，对其他新的教学班进行排课操作，例如，可以保持其他新的教学班的课时点不变，为其他新的教学班分配老师、教室，完成排课操作。
作为一种示例，对待处理教学班进行拆分以及排课操作后，如果不存在冲突，则可完成该待处理教学班的拆分操作，若此时仍少于学校要求的分班数量，可以继续选择下一个待处理教学班，进行教学班拆分；如果存在冲突，则可基于邻域搜索算法尝试获取一张无冲突的排课表，具体过程可参照下文所做介绍。
需要说明的是，可以如上文所做介绍分三种情况处理；或者，可以分如下两种情况处理：如果多于学校要求的分班数量，则可尝试进行教学班合并；否则不调整当前课程的组班结果。本公开方案对此可不做具体限定。
在实际应用过程中，可以以教学班包含的学生组为单位，进行教学班的合并或者拆分；或者，可以以教学班包含的学生为单位，进行教学班的合并或者拆分，本公开方案对此可不做具体限定。
下面以教学班的学生人数尽量平均化为例，对优化初始排课表的过程进行解释说明。
作为一种示例，本公开方案至少可以通过以下方式反映教学班的学生人数平均化情况：
方式一，当前课程c对应的教学班在人数平均方面的代价值cost：
其中，SC表示当前课程对应的所有教学班的人数列表，σ(SC)表示当前课程对应的所有教学班的人数标准差；sa表示所有参与选课的学生总人数。通常，cost值越大，教学班的学生人数越不平均。
方式二，当前课程c对应的教学班的人数差Dc：
Dc＝SCmax-SCmin
其中，SCmax表示当前课程对应的教学班中人数最多的教学班的学生人数；SCmin表示当前课程对应的教学班中人数最少的教学班的学生人数。通常，Dc值越大，教学班的学生人数越不平均。
作为一种示例，可以尝试拆分学生人数多的教学班，将部分学生重组到学生人数少的教学班，尽量减小cost值或者Dc值。在实际应用过程中，可以预先设置调整次数、调整时长、预期cost值、预期Dc值等，作为平均化处理的预定条件，并在满足预定条件时，停止平均化处理过程。可以理解地，在平均化处理过程中，如果学生重组后，存在冲突，可以基于邻域搜索算法尝试获取一张无冲突的排课表，具体过程可参照下文所做介绍。
在实际应用过程中，排课表是否符合排课要求，亦是体现排课表好坏的一个重要指标，通常，排课表满足的排课要求越多，排课效果越好，故还可以根据排课要求优化初始排课表。作为一种示例，可以按照排课要求的优先级，优先利用级别高的排课要求优化初始排课表；或者，各排课要求之间可以无差别处理，随机选择用于优化初始排课表的排课要求，本公开方案对此可不做具体限定。
可以理解地，根据排课要求优化初始排课表时，如果存在冲突，可以基于邻域搜索算法尝试获取一张无冲突的排课表，具体过程可参照下文所做介绍。
在实际应用过程中，可以单纯的根据教学班组班要求、或者排课要求，优化初始排课表；或者，可以结合二者优化初始排课表，例如，先根据教学班组班要求进行组班优化，再根据排课要求进行优化，本公开方案对此可不做具体限定。
参见图3，示出了本公开中基于邻域搜索算法优化初始排课表的流程示意图。可以包括以下步骤：
S201，基于所述初始排课表，调整当前教学班的排课信息，所述排课信息包括课程的课时点、学生、老师、教室中的至少一项。
结合上文所做介绍，调整当前教学班的排课信息，可能是根据教学班组班要求和/或排课要求调整初始排课表导致的，此处不再详述。
S202，如果所述当前教学班的调整后排课信息、所述初始排课表中其他教学班的排课信息，之间存在冲突，则进行排课表调整。
具体可以分为以下两种情况：
1.若在满足预设条件之前，得到不存在冲突的调整后排课表，则可将该调整后排课表作为邻域搜索的可行解，停止邻域搜索，得到所述新的排课表。
邻域搜索算法(英文：Local Search Method)，是从一个或一组初始解出发，通过邻域函数生成解的邻域，再在邻域中搜索出更优的可行解来替换当前解，通过不断的迭代过程实现解的优化。举例来说，邻域搜索算法可以体现为爬山法、模拟退火算法、禁忌搜索算法等，本公开方案对此可不做具体限定。
作为一种示例，预设条件可以是不超过预设迭代次数、不超过预设搜索时长、无法提升排课效果、邻域搜索完成，等等，本公开方案对此可不做具体限定。
2.若在满足预设条件之前，未得到不存在冲突的调整后排课表，则可按照以下方式中的任一种处理：
(1)停止邻域搜索，恢复所述初始排课表，作为所述新的排课表。
即，搜索失败，可以维持原来的初始排课表不变，直接将初始排课表作为新的排课表，输出给用户查看。
(2)停止邻域搜索，将存在冲突最少的调整后排课表作为邻域搜索的可行解，得到所述新的排课表。
即，可以将存在冲突最少的调整后排课表，视为相对优化的可行解，并将其作为新的排课表输出给用户查看。
(3)将存在冲突最少的调整后排课表作为邻域搜索的可行解，继续基于所述可行解进行邻域搜索，得到所述新的排课表。
即，可以将存在冲突最少的调整后排课表，视为相对优化的可行解，并基于此进行级联搜索，也就是说，可以在可行解的基础上继续进行邻域搜索，直至满足指定条件时，停止邻域搜索。例如，指定条件可以是得到不存在冲突的调整后排课表、达到指定级联次数，等等，本公开方案对此可不做具体限定。
可以理解地，级联搜索得到的新的排课表，可能是不存在冲突的调整后排课表，也可能是整个级联搜索过程中存在冲突最少的调整后排课表，本公开方案对此可不做具体限定。
参见图4，示出了本公开排课表生成装置的构成示意图。所述装置可以包括：
初始排课表获取模块301，用于获取初始排课表，所述初始排课表用于记录各教学班的初始课程安排；
初始排课表优化模块302，用于根据教学班组班要求和/或排课要求，基于邻域搜索算法优化所述初始排课表，得到新的排课表。
可选地，所述初始排课表获取模块包括：
学生分组划分模块，用于根据学生的选课信息，将学生划分为至少一个学生分组，属于同一学生分组的学生具有相同的选课信息；
教学班分配模块，用于为各学生分组分配教学班，并为各教学班对应的课程分配老师、教室、以及课时点，得到各教学班的初始排课表。
可选地，所述教学班分配模块，用于根据教学班的人数上限N，将学生分组拆分为至少一个教学班，所述教学班对应的课程为该学生分组的学生选择的所有课程；
或者，
所述教学班分配模块包括：子学生分组拆分模块，用于根据教学班的人数上限N，将学生分组拆分为至少一个子学生分组，每个子学生分组的人数不超过N；教学班分配子模块，用于结合各子学生分组的学生选择的课程，逐门课程的为所述子学生分组分配教学班，所述教学班对应的课程为该子学生分组的学生选择的一门课程。
可选地，所述教学班分配子模块，用于在当前课程对应有已建教学班，且当前子学生分组的学生插入所述已建教学班后，所述已建教学班的总学生人数未超过N时，将所述当前子学生分组分配到所述已建教学班；在当前课程对应有已建教学班，且当前子学生分组的学生插入所述已建教学班后，所述已建教学班的总学生人数超过N时，将所述当前子学生分组分配到所述当前课程对应新建教学班；或者，将所述当前子学生分组的部分学生分配到所述当前课程对应新建教学班，将所述当前子学生分组的剩余学生插入到已建教学班，且使插入了所述剩余学生的已建教学班的总学生人数不超过N。
可选地，所述装置还包括：
处理顺序确定模块，用于根据学生分组具有的如下特性，确定各学生分组的处理顺序：对学生分组进行随机排序；或者，按照学生分组的学生人数排序；或者，按照学生分组对应的课程的课时点数排序；
所述教学班分配模块，用于按照所述处理顺序，依序为各学生分组分配教学班。
可选地，在根据学生分组具有的特性排序之前，所述处理顺序确定模块，还用于先根据课程具有的如下特性，确定各学生分组的处理顺序：按照课程的预期组班排课难易程度排序；或者，按照课程对应的学生人数排序。
可选地，所述教学班组班要求至少包括以下项目中的至少一项：
教学班的总分班数量；
各门课程对应的教学班的分班数量；
各教学班的学生人数平均化。
可选地，所述初始排课表优化模块，用于基于所述初始排课表，调整当前教学班的排课信息，所述排课信息包括课程的课时点、学生、老师、教室中的至少一项；如果所述当前教学班的调整后排课信息、所述初始排课表中其他教学班的排课信息，之间存在冲突，则进行排课表调整：
若在满足预设条件之前，得到不存在冲突的调整后排课表，则将该调整后排课表作为邻域搜索的可行解，停止邻域搜索，得到所述新的排课表；
若在满足预设条件之前，未得到不存在冲突的调整后排课表，则按照以下方式处理：
停止邻域搜索，恢复所述初始排课表，作为所述新的排课表；或者，
停止邻域搜索，将存在冲突最少的调整后排课表作为邻域搜索的可行解，得到所述新的排课表；或者，
将存在冲突最少的调整后排课表作为邻域搜索的可行解，继续基于所述可行解进行邻域搜索，得到所述新的排课表。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
参见图5，示出了本公开用于生成排课表的电子设备400的结构示意图。电子设备400至少可以包括处理器401和存储介质402，作为一种示例，处理器401和存储介质402可以通过总线或其它方式连接，图5所示以通过总线连接为例。处理器401的数量可以为一个或者多个，图5所示以一个处理器为例。存储介质402所代表的存储设备资源，用于存储可由处理器401执行的指令，例如应用程序。此外，处理器401可以被配置为加载存储介质中的指令，以执行上述排课表生成方法。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (16)

1.一种排课表生成方法，其特征在于，所述方法包括：
获取初始排课表，所述初始排课表用于记录各教学班的初始课程安排；
根据教学班组班要求和/或排课要求，基于邻域搜索算法优化所述初始排课表，得到新的排课表。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取初始排课表，包括：
根据学生的选课信息，将学生划分为至少一个学生分组，属于同一学生分组的学生具有相同的选课信息；
为各学生分组分配教学班，并为各教学班对应的课程分配老师、教室、以及课时点，得到各教学班的初始排课表。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述为各学生分组分配教学班，包括：
根据教学班的人数上限N，将学生分组拆分为至少一个教学班，所述教学班对应的课程为该学生分组的学生选择的所有课程；
或者，
根据教学班的人数上限N，将学生分组拆分为至少一个子学生分组，每个子学生分组的人数不超过N；结合各子学生分组的学生选择的课程，逐门课程的为所述子学生分组分配教学班，所述教学班对应的课程为该子学生分组的学生选择的一门课程。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述逐门课程的为所述子学生分组分配教学班，包括：
如果当前课程对应有已建教学班，且当前子学生分组的学生插入所述已建教学班后，所述已建教学班的总学生人数未超过N，则将所述当前子学生分组分配到所述已建教学班；
如果当前课程对应有已建教学班，且当前子学生分组的学生插入所述已建教学班后，所述已建教学班的总学生人数超过N，则将所述当前子学生分组分配到所述当前课程对应新建教学班；或者，将所述当前子学生分组的部分学生分配到所述当前课程对应新建教学班，将所述当前子学生分组的剩余学生插入到已建教学班，且使插入了所述剩余学生的已建教学班的总学生人数不超过N。
5.根据权利要求2至4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据学生分组具有的如下特性，确定各学生分组的处理顺序：对学生分组进行随机排序；或者，按照学生分组的学生人数排序；或者，按照学生分组对应的课程的课时点数排序；
所述为各学生分组分配教学班，包括：按照所述处理顺序，依序为各学生分组分配教学班。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在根据学生分组具有的特性排序之前，所述方法还包括：
先根据课程具有的如下特性，确定各学生分组的处理顺序：按照课程的预期组班排课难易程度排序；或者，按照课程对应的学生人数排序。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述教学班组班要求至少包括以下项目中的至少一项：
教学班的总分班数量；
各门课程对应的教学班的分班数量；
各教学班的学生人数平均化。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于邻域搜索算法优化所述初始排课表，得到新的排课表，包括：
基于所述初始排课表，调整当前教学班的排课信息，所述排课信息包括课程的课时点、学生、老师、教室中的至少一项；
如果所述当前教学班的调整后排课信息、所述初始排课表中其他教学班的排课信息，之间存在冲突，则进行排课表调整：
若在满足预设条件之前，得到不存在冲突的调整后排课表，则将该调整后排课表作为邻域搜索的可行解，停止邻域搜索，得到所述新的排课表；
若在满足预设条件之前，未得到不存在冲突的调整后排课表，则按照以下方式处理：
停止邻域搜索，恢复所述初始排课表，作为所述新的排课表；或者，
停止邻域搜索，将存在冲突最少的调整后排课表作为邻域搜索的可行解，得到所述新的排课表；或者，
将存在冲突最少的调整后排课表作为邻域搜索的可行解，继续基于所述可行解进行邻域搜索，得到所述新的排课表。
9.一种排课表生成装置，其特征在于，所述装置包括：
初始排课表获取模块，用于获取初始排课表，所述初始排课表用于记录各教学班的初始课程安排；
初始排课表优化模块，用于根据教学班组班要求和/或排课要求，基于邻域搜索算法优化所述初始排课表，得到新的排课表。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述初始排课表获取模块包括：
学生分组划分模块，用于根据学生的选课信息，将学生划分为至少一个学生分组，属于同一学生分组的学生具有相同的选课信息；
教学班分配模块，用于为各学生分组分配教学班，并为各教学班对应的课程分配老师、教室、以及课时点，得到各教学班的初始排课表。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，
所述教学班分配模块，用于根据教学班的人数上限N，将学生分组拆分为至少一个教学班，所述教学班对应的课程为该学生分组的学生选择的所有课程；
或者，
所述教学班分配模块包括：子学生分组拆分模块，用于根据教学班的人数上限N，将学生分组拆分为至少一个子学生分组，每个子学生分组的人数不超过N；教学班分配子模块，用于结合各子学生分组的学生选择的课程，逐门课程的为所述子学生分组分配教学班，所述教学班对应的课程为该子学生分组的学生选择的一门课程。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，
所述教学班分配子模块，用于在当前课程对应有已建教学班，且当前子学生分组的学生插入所述已建教学班后，所述已建教学班的总学生人数未超过N时，将所述当前子学生分组分配到所述已建教学班；在当前课程对应有已建教学班，且当前子学生分组的学生插入所述已建教学班后，所述已建教学班的总学生人数超过N时，将所述当前子学生分组分配到所述当前课程对应新建教学班；或者，将所述当前子学生分组的部分学生分配到所述当前课程对应新建教学班，将所述当前子学生分组的剩余学生插入到已建教学班，且使插入了所述剩余学生的已建教学班的总学生人数不超过N。
13.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述教学班组班要求至少包括以下项目中的至少一项：
教学班的总分班数量；
各门课程对应的教学班的分班数量；
各教学班的学生人数平均化。
14.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，
所述初始排课表优化模块，用于基于所述初始排课表，调整当前教学班的排课信息，所述排课信息包括课程的课时点、学生、老师、教室中的至少一项；如果所述当前教学班的调整后排课信息、所述初始排课表中其他教学班的排课信息，之间存在冲突，则进行排课表调整：
若在满足预设条件之前，得到不存在冲突的调整后排课表，则将该调整后排课表作为邻域搜索的可行解，停止邻域搜索，得到所述新的排课表；
若在满足预设条件之前，未得到不存在冲突的调整后排课表，则按照以下方式处理：
停止邻域搜索，恢复所述初始排课表，作为所述新的排课表；或者，
停止邻域搜索，将存在冲突最少的调整后排课表作为邻域搜索的可行解，得到所述新的排课表；或者，
将存在冲突最少的调整后排课表作为邻域搜索的可行解，继续基于所述可行解进行邻域搜索，得到所述新的排课表。
15.一种存储介质，其中存储有多条指令，其特征在于，所述指令由处理器加载，执行权利要求1至8任一项所述方法的步骤。
16.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括；
权利要求15所述的存储介质；以及
处理器，用于执行所述存储介质中的指令。
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