专业课程设计用c设计一个排课程序.doc

专业课程设计用c设计一个排课程序

课程设计论文

题 目：用c++设计一个排课程序
学 院：
专业名称：电子科学与技术
班级学号：
学生姓名：
指导教师：

2013年 6月

目录
一、 课题背景 2
1.1选题的意义  3
二、 课题要求 4
2.1设计功能要求 4
2.2 报告要求 4
三、 系统总体方案： 5
3.1方案描述 5
3.3各功能模块： 6
四、 源程序代码 7
五、 测试数据及结果  24
六、 总结 25
参考书籍 26
致谢 26

摘要：随着社会经济的迅速发展和科学技术的全面进步，计算机事业的飞速发展，以计算机与通信技术为基础的信息系统正处于蓬勃发展的时期。随着经济文化水平的显著提高，人们对生活质量及工作环境的要求也越来越高。如何通过计算机为我们完成更多的事情，进而达到办公自动化和优化日常工作的目的，也就成了一个大众化的课题。作为计算机应用的一部分,使用计算机对信息进行管理,具有与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。

关键词：计算机 c++程序语言 排课系统

一、 课题背景
1.1实际应用的需要
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。学校教务的管理作为高校教育信息化工作中的一项重要工作，如何构建一个具有开放性、实用性和灵活性的平台，是一个值得探讨的课题。其中，作为学校教务重点环节之一的排课系统也尤为重要。
1.1选题的意义 
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。该系统实现上机时间的安排，课程的安排，教室的安排，以及它们之间的不冲突和资源的高效利用；这更切合学院教学需要，降低了排课管理工作的工作量和节省了时间，同时课程安排完成后，学院可迅速获得课表情况信息，为教学工作带来方便。本系统界面友好，操作简单，使用方便。
二、 课题要求
2.1设计功能要求
程序运行时，用户输入教师信息（姓名、教师号、工作量）、
课程信息（课程名、课程号、周学时、总学时、优先级）、教师对所希望讲授课程的期望值以及教学工作量等相关信息，所有信息应保存在文件中，程序根据课程的优先级以及教师对课程的期望值进行排课。为了公平起见，程序随机分配课程，如果10门课程都有优先级，程序以随机的顺序将这些课程分给教师，如果10位教师对某门课程的期望值为1，程序应从10位教师中随机选择一个。最后输出排课情况，即某位老师上某门课程，以及某位老师的工作量。
测试数据：程序应能实现对不少于20门课和10个教师的排课，并且使每个教师的满意度达到最大，不存在工作量不满的教师以及未分配的课等情况。

2.2 报告要求
1． 封面  
2.课程设计报告： 
3.⑴ 系统总体方案 
⑵ 设计思路和主要步骤 
⑶ 各功能模块和流程图 
⑷ 设计代码 
⑸ 心得体会和参考资料

三、 系统总体方案：
3.1方案描述
某学校每位教师都有教学工作量，教师对他所希望讲授的课程表达为一个期望值，1，2„，n，其中1是最高的期望值。课程也有优先级，1，2„，n，用来决定将课程分给教师的顺序，其中1是
高的优先级。设计一个程序针对某些课程给某些教师进行排课。
要求： 
（一）程序运行时，用户输入教师信息（姓名、教师号、工作量）、课程信息（课程名、课程号、周学时、总学时、优先级），教师对所希望讲授课程的期望值以及教学工作量等相关信息，所有信息应保存在文件中。 
（二）程序根据课程的优先级以及教师对课程的期望值进行排课。最后输出排课情况，即某位老师上某门课程，以及某位老师的工作量。 
（三）可以实现对文件的修改。 
（四）可以在各个界面中实现退出以及进入的循环。 
（五）可以退出本系统。 
（六）程序应能实现对不少于20门课和10个教师的排课，并且使每个教师的满意度达到最大，不存在工作量不满的教师以及未分配的课等情况。

3.2系统设计框图：

3.3各功能模块：
命令
对应函数
功能描述
1
input_teacher
输入数据并写入文件
2
input_course 
输入数据并写入文件
3
input_num 
输入数据并写入文件
4
arranging
排课 
5
print
输出排课结果
6
print_help 
帮助
7
print_teacher
输出文件信息
8
print_course
输出文件信息 
9
print_num 
输出文件信息
10
change
修改文件信息

四、 源程序代码
Teacher.h:
#include<iostream.h> 
#include<string.h>
class teacher 
{ private: 
 char name[11];  
int id; 
 int work_load;  
int total; 
public: 
 teacher(); 
 void set_teacher(char *pn,int i,int w);  
void set_total(int t)  
{ total=t;  }
char *get_name()  
{return name;}  
int get_id()  
{return id;} 
int get_work_load()  
{return work_load;}  
int get_total()  
{return total;}  
void print(); 
}; 
teacher::teacher()
{ strcpy(name,"无");  
id=0; 
 work_load=0;  
total=0; } 
void teacher::set_teacher(char *pn,int i,int w) 
{ strcpy(name,pn);   
id=i; 
 work_load=w; } 
void teacher::print() 
{ cout<<"姓名:"<<name<<endl;  
cout<<"编号:"<<id<<endl; 
 cout<<"工作量:"<<work_load<<endl; 
}
Course.h: 
#include<string.h> 
class course 
{ private: 
 char course_name[15];     
int course_id;     
int week_hour;     
int total_hour;     
int N; 
public: 
 course(void); 
void set_course(char *pname,inti,int w,int t,intn) 
char *get_course_name() 
{return course_name;}  
int get_course_id()  
{return course_id;}     
int get_week_hour()  
{return week_hour;}  
int get_total_hour()  
{return total_hour;}  
int get_N()  
{return N;}  
void print(); 
};
course::course(void) 
{ strcpy(course_name,"无");  
course_id=0;  
week_hour=0;  
total_hour=0;  
N=0; }
void course::set_course(char *pname,int i,int w,int t,int n) 
{  strcpy(course_name,pname);   
course_id=i;  
  week_hour=w;   
total_hour=t;   
N=n; }
void course::print() 
{ cout<<"课程名："<<course_name<<endl;  
cout<<"编号:"<<course_id<<endl;  
cout<<"周学时："<<week_hour<<endl;  
cout<<"总学时："<<total_hour<<endl;  
cout<<"优先级："<<N<<endl; } 
void course::print() 
{ cout<<"课程名："<<course_name<<endl;  
cout<<"编号:"<<course_id<<endl;  
cout<<"周学时："<<week_hour<<endl;  
cout<<"总学时："<<total_hour<<endl;  
cout<<"优先级："<<N<<endl; 
} 
{ x=0;  
  y=0; } 

void set_x(int a)  
{ x=a;  } 
 void set_y(int b)  
{ y=b; } 
 int get_x()  
{return x;}  
int get_y()  
{return y;} 
};
排课.cpp: 
#include<iostream.h> 
#include <stdlib.h> 
#include<fstream.h> 
#include<iomanip.h> 
#include<stdio.h> 
#include"teacher.h" 
#include"course.h" 
#include"arrange.h" 
#include <time.h> 
//using namespace std;
void input_teacher(teacher *t,int n,int m);
void input_course(course *c,int m);
void input_num(int **num,int n,int m);
void arranging(int **num,teacher *t,course *c,arrange *a,int n,int m);
void print(teacher *t,course *c,arrange *a,int m); void print_help();
void print_teacher();
void print_course(); 
void print_num();  
void change(int **num,teacher *t,course *c,arrange *a,int n,int m); 
void change_teacher(teacher *t,int n);
void change_course(course *c,int m); 
void change_num(teacher *t,course *c,int **num,int n,int m);  
void main()
{ int i,n,m; 
  cout<<"==========================教师排课系统==========================="<<endl;   
cout<<"教师人数：";cin >>n;   
cout<<"课程数：";cin>>m; 
  int** num=new int*[n];
for(i=0; i<n; ++i)   
{  num[i]=new int[m];  }
teacher *t;   
course *c;   
arrange *a; 
  t=new teacher[n];   
c=new course[m];   
a=new arrange[m]; 
 if(t==NULL||c==NULL||a==NULL)   
{  cout<<"内存分配失败"<<endl;     
return    
}
cout<<"  1. 输入教师基本数据\n";  
cout<<"  2. 输入课程基本数据\n";  
cout<<"  3. 输入教师对课程满意度\n";  
cout<<"  4. 排课\n"; 
 cout<<"  5. 输出排课结果\n";  
cout<<"  6. 帮助\n"; 
 cout<<"  7. 输出教师信息\n";  
cout<<"  8. 输出课程信息\n"; 
 cout<<"  9. 输出教师对课程满意度\n";  
cout<<"  10.修改文件数据\n";  
cout<<"  0. 退出\n"; 
 cout<<"\n    输入你的选择:";   
int ch;  
Do
{ //cout<<"\n\n     请选择:\n"; 
  //cout<<"  1. 输入教师基本数据\n";  
//cout<<"  2. 输入课程基本数据\n";  
//cout<<"  3. 输入教师对课程满意度\n";  
//cout<<"  4. 排课\n";
//cout<<"  5. 输出排课结果\n";  
//cout<<"  6. 帮助\n";  
//cout<<"  0. 退出\n"; 
 //cout<<"\n    输入你的选择:";  
cin>>ch;  
switch(ch)
{ case 1 : input_teacher(t,n,m);break;    
case 2 : input_course(c,m);break;    
case 3 : input_num(num,n,m);break; 
  case 4 : arranging(num,t,c,a,n,m);break;    
case 5 : print(t,c,a,m);break;       
case 6 : print_help();break;    
case 7 : print_teacher();break;   
  case 8 : print_course();break;    
case 9 : print_num();break; 
  case 10: change(num,t,c,a,n,m);break;    
case 0 : break;  
}} 
while(ch); 
for(i=0; i<n; ++i)  
{ delete[] num[i];  }   
delete[] num;   
delete []t;   
delete []c; 
  delete []a; } 
void input_teacher(teacher *t,int n,int m)  
{ fstream teachers("d:\\teachers.txt",ios::out); 
 teachers<<"姓名"<<setw(20)<<"编号"<<setw(20)<<"工作量 <<endl;  
int i,j,work,id; 
 char name[11],nn[11]; 
 cout<<"\n  请输入教师基本数据:"<<endl; 
 while(1)     
{ int total=0;  
for(i=0;i<n;i++)  
{ cout<<"第"<<i+1<<"个教师:\n";     
cout<<"编号:";  
while(1) 
{ if (cin >> id) break;  
else   
{ cout<<"编号应为数字，请重新输入："<<endl;   
cin.clear();   
cin.ignore();}} 
  cout<<"姓名:"; 
  while(1)  
{ cin>>name; 
  for(j=0;j<11;j++)   
{ if 
(  ('!'<=name[j]&&name[j]<='@')||('['<=name[j]&&name[j]<='`')||'{'<=name[j]&&name[j]<='~' )    
nn[j]=0;          
else        
nn[j]=1;  } 
if(nn[0]*nn[1]*nn[2]*nn[3]*nn[4]*nn[5]*nn[6]*nn[7]*nn[8]*nn[9]*nn[10]==1) break;   
else   
{cout<<"姓名应为字母，请重新输入”<<endl;       
cin.clear();        
cin.ignore();   
}  }
cout<<"工作量:";  
while(1)
{ if (cin >> work) break;  
else   
{ cout<<"工作量应为数字，请重新输入："<<endl;   
cin.clear();
cin.ignore();  
}  } 
total=total+work;     
if(total>m) {cout<<"总工作量大于课程数，请重新输入："<<endl;break;}  
t[i].set_teacher(name,id,work); 
 teachers<<name<<setw(20)<<id<<setw(20)<<work<<endl;} 
 if(total==m) break;  
if(total>m) continue;  
} 
teachers.close(); } 
void input_course(course *c,int m)   
{ fstream courses("d:\\courses.txt",ios::out); 
courses<<"课程名"<<setw(10)<<"课程号"<<setw(10)<<" 周学时"<<setw(10)<<"总学时"<<setw(10)<<"优先级 "<<endl;
int week_hour,total_hour,d1,id,i,j;  
char name[11];  
char nn[11];  
for(i=0;i<m;i++) 
 { cout<<"第"<<i+1<<"门课:\n";     
cout<<"课程号:";  
while(1)  
{ if (cin >> id) break;  
else   
{ cout<<"课程号应为数字，请重新输入："<<endl;   
cin.clear();   
cin.ignore();  
} } 
cout<<"课程名:";  
while(1)  
{ cin>>name; 
  for(j=0;j<11;j++)   
{ if 
( ('!'<=name[j]&&name[j]<='@')||('['<=name[j]&&name [j]<='`')||'{'<=name[j]&&name[j]<='~' )   
 nn[j]=0;
 else       
 nn[j]=1;   
} 
if(nn[0]*nn[1]*nn[2]*nn[3]*nn[4]*nn[5]*nn[6]*nn[7]*nn[8]*nn[9]*nn[10]==1) break;
else   
{ cout<<"课程名应为字母，请重新输入："<<endl;        
cin.clear();        
cin.ignore();   
}  } 
cout<<"周学时:";  
while(1)  
{ if (cin >> week_hour ) break;  
else   
{ cout<<"周学时应为数字，请重新输入："<<endl;   
cin.clear();   
cin.ignore();  
}  } 
 cout<<"总学时:"; 
while(1)  
{ if (cin >> week_hour ) break;  
else   
{  cout<<"周学时应为数字，请重新输入："<<endl;   
cin.clear();  
  cin.ignore();  
}  }
cout<<"总学时:";  
while(1)  
{ if (cin >> total_hour ) break;  
else   
{ cout<<"总学时应为数字，请重新输入："<<endl;   
cin.clear();   
cin.ignore();  
}  }
cout<<"优先级:";  
while(1)  
{ if (cin>>d1) break;  
else   
{ cout<<"优先级应为数字，请重新输入："<<endl;   
cin.clear(); 
cin.ignore();  
}  }    
c[i].set_course(name,id,week_hour,total_hour,d1); 
 courses<<name<<setw(10)<<id<<setw(10)<<week_hour<< setw(10)<<total_hour<<setw(10)<<d1<<endl;
 } 
  courses.close(); } 
void input_num(int **num,int n,int m)  //教师对课程满意度输入 
{ fstream nums("d:\\hope.txt",ios::out);  
nums<<setw(4)<<"满意度"<<setw(6);  
int nu,i,j,k;  
for(k=0;k<m;k++)  { 
 nums<<"第"<<k+1<<"门课程"<<setw(5);  
}
nums<<endl; 
 for(i=0;i<n;i++) 
 { nums<<"第"<<i+1<<"名老师"<<setw(3);   
for(j=0;j<m;j++)   { 
   cout<<"第"<<i+1<<"位老师对第"<<j+1<<"门课程的 满意度"<<endl; 
   //cin>>nu;   
 while(1)   
 { if (cin >> nu) break;               else       
{ cout<<"满意度应为数字，请重新输入："<<endl;
   cin.clear();             
 cin.ignore();      
}    
} 
  num[i][j]=nu; 
  nums<<nu<<setw(13);   
} 
  nums<<endl;  
} 
  nums.close(); 
} 
void arranging(int **num,teacher *t,course *c,arrange *a,int n,int m) //排课
{ int h,s,i,j,b,k=1,min,min1,q=0;  
min=c[0].get_N(); 
 srand((unsigned)time(NULL));  
for(s=0;s<m;s++)  
{ if(c[s].get_N()<min)   
min=c[s].get_N();  
} 
 while(h)  
{ 
  for(i=0;i<m;i++)   
{ 
  if(c[i].get_N()==min) //判断课程优先级    
{ min1=num[0][i];     
for(j=0;j<n;j++) 
{  if 
( num[j][i]<min1&&t[j].get_total()<t[j].get_work_load() )        
min1=num[j][i];      
} 
  while(1>0)     
{ b=rand()%n;      
if(b>n)      
continue; 
 else if(t[b].get_total()>t[b].get_work_load())   continue; 
else if(num[b][i]!=min1)       
 continue;     
 else      
{ a[q].set_x(b);a[q].set_y(i);q++;       
int w=t[b].get_total()+1;       
t[b].set_total(w);
//k=0; 
  cout<<"第"<<q<<"次排课"<<endl;   } 
    break; }    
} 
  //if(i=m-1) min++;
}
min++; 
  if(q<m) h=1;   
else h=0;  
} } 
void print(teacher *t,course *c,arrange *a,int m) //输出排课结果 
{ int i,a1,b1; 
 for(i=0;i<m;i++)  
{ a1=a[i].get_x();   
b1=a[i].get_y(); 
  cout<<"第"<<a1+1<<"位老师上第"<<b1+1<<"门课"<<endl;
t[a1].print();   
c[b1].print();  
} } 
void print_help() //帮助函数 { 
cout<<"  1. 输入教师基本数据\n"; 
cout<<"  2. 输入课程基本数据\n";  
cout<<"  3. 输入教师对课程满意度\n";  
cout<<"  4. 排课\n"; 
cout<<"  5. 输出排课结果\n";  
cout<<"  6. 帮助\n"; 
cout<<"  7. 输出教师信息\n";
cout<<"  8. 输出课程信息\n"; 
cout<<"  9. 输出教师对课程满意度\n";  
cout<<"  10.修改文件数据\n";  
cout<<"  0. 退出\n"; } 
void print_teacher()  //输出教师信息 
{ ifstream fin("d:\\teachers.txt",ios::nocreate); 
if(!fin) 
{ cout<<"File open error!\n"; 
return; 
} 
char c[80]; 
while(!fin.eof())  //判断文件是否读结束 
{ fin.read(c,80); 
 cout.write(c,fin.gcount());  
} 
  fin.close(); 
} 
void print_course()  //输出课程信息 
{ ifstream fin("d:\\courses.txt",ios::nocreate); if(!fin) 
{ cout<<"File open error!\n"; 
return; 
} 
char c[80]; 
while(!fin.eof())  
{ fin.read(c,80); 
 cout.write(c,fin.gcount());  
} 
   fin.close(); } 
void print_num()   //输出教师对课程的满意度 
{  ifstream fin("d:\\hope.txt",ios::nocreate);  if(!fin) 
{ if(!fin) 
{ cout<<"File open error!\n"; 
return; 
} 
char c[80]; 
while(!fin.eof())  //判断文件是否读结束 
} 
   fin.read(c,80); 
   cout.write(c,fin.gcount());  } 
   fin.close(); }  
void change(int **num,teacher *t,course *c,arran ge *a,int n,int m)    //修改文件信息 
{ int ch;  
do   { 
cout<<"\n\n 请选择:\n";
cout<<"  1. 修改教师基本数据\n";  
cout<<"  2. 修改课程基本数据\n";  
cout<<"  3. 修改教师对课程满意度\n";  
cout<<"  0. 退出\n"; 
cout<<"\n    输入你的选择:";  
cin>>ch;  
switch(ch) 
 { case 1 : change_teacher(t,n);break;    
case 2 : change_course(c,m);break; 
   case 3 : change_num(t,c,num,n,m);break;     case 0 : break;  }   } 
  while(ch); } 
void change_teacher(teacher *t,int n) 
{ int i,aa,bb,k,j,ii;  
char na[11];  
char nn[11]; 
 cout<<"请输入要修改教师编号：";   
cin>>ii; 
 for(i=0;i<n;i++)
if(t[i].get_id()==ii) 
  { cout<<"此教师原信息："<<endl;   
t[i].print();   
k=i;   
}      
cout<<"请输入此教师新信息："<<endl;   
 cout<<"编号:";  
while(1)  
{ if (cin >> aa) break;  
else   
{ cout<<"编号应为数字，请重新输入："<<endl;   
cin.clear();   
cin.ignore();  }  
} 
  cout<<"姓名:"; 
 while(1)  
{ cin>>na;
for(j=0;j<11;j++)   
{ if 
( ('!'<=na[j]&&na[j]<='@')||('['<=na[j]&&na[j]<='`')||'{'<=na[j]&&na[j]<='~' ) 
  nn[j]=0;          
else        
nn[j]=1;   }   
 if(nn[0]*nn[1]*nn[2]*nn[3]*nn[4]*nn[5]*nn[6]*nn[7]*nn[8]*nn[9]*nn[10]==1) break;   
else   
{  cout<<"姓名应为字母，请重新输入："<<endl;"<<endl;        
cin.clear();        
cin.ignore();   
}  } 
 cout<<"工作量:";  
while(1)  
{ if (cin >> bb) break;  
else 
{ cout<<"工作量应为数字，请重新输入："<<endl;   
cin.clear();   
cin.ignore();  
}  } 
  t[k].set_teacher(na,aa,bb); 
 fstream teachers("d:\\teachers.txt",ios::out); 
  teachers<<"姓名"<<setw(20)<<"编号"<<setw(20)<<"工作量"<<endl;       
for(j=0;j<n;j++)   
{ if(j==k) 
  teachers<<na<<setw(20)<<aa<<setw(20)<<bb<<endl;
else     
teachers<<t[j].get_name()<<setw(20)<<t[j].get_id()<<setw(20)<<t[j].get_work_load()<<endl;       
} 
teachers.close();
}  
void change_course(course *c,int m)  //修改课程信息 
{ int i,aa,bb,cc,dd,k,j,ii;  
char na[11];  char nn[11]; 
 cout<<"请输入要修改课程编号：";   
cin>>ii;