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MySQL 自動排課系統數據庫設計與核心算法思路

編輯：程式設計綜合問答

核心實體關係模型 (ER 圖)

教師(Teacher)       課程(Course)       教室(Room)       時間段(TimeSlot)
-------            -------            ------           ------------
id (PK)            id (PK)            id (PK)          id (PK)
name               name               name             day_of_week
department         credits            capacity         start_time
max_hours_per_week teacher_id (FK)    building         end_time
                                                           course_id (FK)
                                                           teacher_id (FK)
                                                           room_id (FK)

排課結果(Schedule)
-------------
id (PK)
course_id (FK)
teacher_id (FK)
room_id (FK)
time_slot_id (FK)
semester
week_type (單/雙周)

關鍵約束條件

硬約束（違規即無效）：
- 教師同一時間段不衝突
- 教室同一時間段不衝突
- 學生班級同一時間段不衝突
- 教室容量 ≥ 選課人數
- 教師每週課時 ≤ 最大值
軟約束（優化目標）：
- 主課不安排在下午晚間
- 同一門課連續兩節不拆分
- 教師課程分布均勻
- 減少學生空窗期

算法選型建議

算法	適用場景	優點	缺點
隨機生成 + 修復	簡單習作、課程少	實現簡單	極易陷入局部最優，難滿足所有硬約束
回溯/深度優先搜索 (DFS)	中小規模、約束明確	能找到可行解	搜索空間大，需剪枝優化
遺傳算法 (GA)	大規模、多目標優化	全局搜索能力強	參數調優複雜，不保證最優
模擬退火 (SA)	大規模、單目標	易跳出局部最優	降溫策略影響效果
約束滿足問題 (CSP) + AC-3	學術研究、強約束	理論基礎扎實	實現複雜

入門級實現步驟 (Java + MySQL)

建表並插入基礎數據（教師、課程、教室、時間段）。
編寫 ScheduleService，核心方法 generateSchedule()。

採用 貪心 + 隨機嘗試 策略：

for (course : courses) {
    List<TimeSlot> availableSlots = findAvailableSlots(course);
    if (availableSlots.isEmpty()) throw new RuntimeException("無可用時段");
    TimeSlot chosen = randomPick(availableSlots);
    saveSchedule(course, chosen);
}