用遗传算法实现大学排课 c语言代码

时间: 2024-02-18 14:03:02 浏览: 119
以下是一份参考代码实现,但请注意,这只是一个简单的示例,实际应用中可能需要更复杂的实现和优化,因此仅供参考。 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> #define MAX_COURSES 100 #define MAX_TIMESLOTS 50 #define MAX_ROOMS 30 #define MAX_TEACHERS 20 #define MAX_STUDENTS 200 typedef struct { int course_id; int timeslot_id; int teacher_id; int room_id; } Gene; typedef struct { Gene genes[MAX_COURSES]; int fitness; } Chromosome; typedef struct { Chromosome chromosomes[MAX_STUDENTS]; int size; } Population; int course_conflicts[MAX_COURSES][MAX_COURSES]; int teacher_conflicts[MAX_TEACHERS][MAX_TEACHERS]; int student_conflicts[MAX_STUDENTS][MAX_STUDENTS]; int course_capacity[MAX_COURSES]; int room_capacity[MAX_ROOMS]; int course_teacher[MAX_COURSES]; int teacher_courses[MAX_TEACHERS][MAX_COURSES]; int student_courses[MAX_STUDENTS][MAX_COURSES]; int course_students[MAX_COURSES][MAX_STUDENTS]; int num_courses, num_timeslots, num_rooms, num_teachers, num_students; int get_random(int min, int max) { return min + rand() % (max - min + 1); } void randomize_population(Population *population) { int i, j; for (i = 0; i < population->size; i++) { Chromosome *chromosome = &population->chromosomes[i]; for (j = 0; j < num_courses; j++) { chromosome->genes[j].course_id = j; chromosome->genes[j].timeslot_id = get_random(0, num_timeslots - 1); chromosome->genes[j].teacher_id = course_teacher[j]; chromosome->genes[j].room_id = get_random(0, num_rooms - 1); } } } int calculate_fitness(Chromosome *chromosome) { int i, j, conflicts = 0; for (i = 0; i < num_courses; i++) { Gene *gene1 = &chromosome->genes[i]; for (j = i + 1; j < num_courses; j++) { Gene *gene2 = &chromosome->genes[j]; if (gene1->timeslot_id == gene2->timeslot_id && (gene1->room_id == gene2->room_id || course_conflicts[gene1->course_id][gene2->course_id] || teacher_conflicts[gene1->teacher_id][gene2->teacher_id] || student_conflicts[course_students[gene1->course_id][0]][course_students[gene2->course_id][0]])) { conflicts++; } } if (course_capacity[gene1->course_id] > room_capacity[gene1->room_id]) { conflicts++; } } return num_courses * num_courses - conflicts; } void evaluate_population(Population *population) { int i; for (i = 0; i < population->size; i++) { Chromosome *chromosome = &population->chromosomes[i]; chromosome->fitness = calculate_fitness(chromosome); } } void sort_population(Population *population) { int i, j; for (i = 0; i < population->size - 1; i++) { for (j = 0; j < population->size - i - 1; j++) { if (population->chromosomes[j].fitness < population->chromosomes[j + 1].fitness) { Chromosome temp = population->chromosomes[j]; population->chromosomes[j] = population->chromosomes[j + 1]; population->chromosomes[j + 1] = temp; } } } } int select_parent(int total_fitness, Population *population) { int i, sum = 0; for (i = 0; i < population->size; i++) { sum += population->chromosomes[i].fitness; if (sum >= total_fitness) { return i; } } return population->size - 1; } void crossover(Chromosome *parent1, Chromosome *parent2, Chromosome *child1, Chromosome *child2) { int i, crossover_point = get_random(0, num_courses - 1); for (i = 0; i < crossover_point; i++) { child1->genes[i] = parent1->genes[i]; child2->genes[i] = parent2->genes[i]; } for (i = crossover_point; i < num_courses; i++) { child1->genes[i] = parent2->genes[i]; child2->genes[i] = parent1->genes[i]; } } void mutate(Chromosome *chromosome) { int i, j; for (i = 0; i < num_courses; i++) { if (get_random(0, 100) < 5) { chromosome->genes[i].timeslot_id = get_random(0, num_timeslots - 1); } if (get_random(0, 100) < 5) { chromosome->genes[i].room_id = get_random(0, num_rooms - 1); } } } void generate_children(Population *population) { int i, total_fitness = 0; for (i = 0; i < population->size; i++) { total_fitness += population->chromosomes[i].fitness; } for (i = 0; i < population->size; i += 2) { int parent1_index = select_parent(total_fitness, population); int parent2_index = select_parent(total_fitness, population); Chromosome *parent1 = &population->chromosomes[parent1_index]; Chromosome *parent2 = &population->chromosomes[parent2_index]; Chromosome *child1 = &population->chromosomes[i]; Chromosome *child2 = &population->chromosomes[i + 1]; crossover(parent1, parent2, child1, child2); mutate(child1); mutate(child2); } } void print_schedule(Chromosome *chromosome) { int i, j; printf("Course\tTime\tTeacher\tRoom\n"); for (i = 0; i < num_courses; i++) { Gene *gene = &chromosome->genes[i]; printf("%d\t%d\t%d\t%d\n", gene->course_id, gene->timeslot_id, gene->teacher_id, gene->room_id); } } int main() { srand(time(NULL)); num_courses = 10; num_timeslots = 5; num_rooms = 3; num_teachers = 4; num_students = 20; randomize_population(&population); evaluate_population(&population); sort_population(&population); print_schedule(&population.chromosomes[0]); return 0; } ``` 在实际应用中,需要根据具体需求进行调整和优化,并且需要根据实际数据来初始化相关参数和数据结构。
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