一个萌新对教务排课程序的思考

前言

##前言
本篇文章只是用来记录下萌新对于一个程序的思考历程的哦。
以前总觉得没有什么数据的处理是用程序代码解决不了的，直到我遇到了下面的这个问题：
假设学校教务处要用一个排课系统，要求输入老师信息和班级信息，要在满足所有的要求下合理的分配课程，应该怎么做?

程序具体要求

一个学校的课表安排前，我们先来了解下一个全校教师数据的构成，如下图，表格内容是教师名字：

给定这样的信息表格，如图可见，老师有是否班主任的属性，不同的年级也有不同的课程安排，比如七年级没有物理化学，八年级有物理没化学，九年级有物理也有化学。现在的要求就是要给每个班级都做一个课表。输出两组表格，一组是每个老师用的课表，选取其中一个如下图：
还有一组是每个班级用的课表，如下图，表格内容是课程名字和授课的教师名字：

思路

我对这个问题最开始的理解，就好像是一个数学才学过一维坐标的学生，刚开始接触三维坐标，为什么这么说呢？因为这里输入的是一个表格，但是输出的排课结果要满足三个表格，第一个就是上图的表格，指定老师上指定的班，第二个是每个老师自己的课表，不能有重的课程，每个老师的课程数量要有限制，第三个是班级的课表，要满足学校的特殊要求，比如一二节课不能是体育课，还比如连堂不能超过3节。要满足这些所有的条件，得到结果。

第一次尝试

最开始，我想这不就是复杂一点的数独题嘛，就像把123456789按照要求塞进33方格里，于是我最开始的编程思路就是这样：随机的把所有的老师放在课表里，然后检查是否全部满足条件，不满足就重新随机，再次判断是否满足，按照这样循环。打个比方，这个思路就像是往数独题里随机塞数字，塞完再检查是不是对的，如果不对就再来。程序写好了，一运行就运行了1个多小时也没有得到结果。最后这样的思路就以失败告终。
总结一下：是我高估了计算机的计算速度，越是这种大量的数据，复杂的条件，越是不能用这种不断尝试的思路。还记得以前学数学有这样一个题，跟我的思路很像：班上有n个座位，n名学生要坐进来，问有几种座法，自然是用阶乘(n!=n(n-1)(n-2)…21),这就跟我这种乱塞的方法差不多，用阶乘的算式可以看出，阶乘是个单调递增而且导数还不断增大的函数，如果输入的值很大的话，计算次数就会难以预估，这就是导致我的程序运行不出结果的原因。

第二次尝试

既然乱塞的方法没有奏效，我又想到一种局部乱塞的方法，说来好笑，因为本质上都是一样的，具体思路是这样，同样就拿数独题打比方吧。就像是要做一个99的数独题，原来是直接把所有的元素填进表格再判断对错，这次我就一个一个来，先把99表格分成9个33的表格，用原来的方法把33表格试出来，把第一个33试对了，再去做下一个33,。最后程序运行时，速度快了很多，结果把前面大多数老师和班级的课表都弄好了，但是最后几个老师和班级的课表无论怎么试错，都得不到正确结果。
总结一下：这也是在情理之中，拼魔方把一个面拼好很简单，但是只求拼一个面就不会考虑其他面，所以这样的思路，是难以把魔方所有面都拼完的。这样的思路得出的结果其实也几乎可以投入实用情境了，因为只差最后几班课表出现问题，这个时候人工调整也不会花太多时间。

第三次思考

但是我还是想让程序能一次性得出满意结果，目前有一个想法，就是在上一个思路的基础上添加自动调整。上一次尝试，已经很接近成功了，最后的留下的小毛病，我想这样解决：让电脑帮忙调换。通常最后几个班的课表问题都出在这里：某一节课应该上语文数学英语，但是对应的老师已经在其他班安排好了，因此无论随机到哪个老师，都无法填入这个表格，这个时候让电脑帮忙调换，随机选择一个另一个班的某一堂课，与这个课做调换，如果调换后能实现调换双方都没出问题，都满足条件，就保存调换，不然就取消调换，另外再随机选择一个课调换，以此循环，直到所有的课经过调换都满足条件为止。但是这个思路我还正在尝试，不知道能否奏效。
如果行得通，我再更新到这篇文章。

标签：12,表格,33,调换,28,课表,2020,老师,思路
来源： https://blog.csdn.net/weixin_42696624/article/details/111840781