基于整數(shù)編碼和遺傳算法的題庫管理系統(tǒng)的開發(fā)與研究.pdf

1、面對當前教育事業(yè)迅猛發(fā)展的大好形勢，各院校對考試的規(guī)范化也提出了更高的要求，即在考試內(nèi)容和測試標準相同的條件下，需要在短時間內(nèi)生成大量有較大差別的等效試卷。其中關(guān)鍵的問題就是題庫管理系統(tǒng)的設(shè)計，即利用計算機自動生成符合各科大綱要求的高質(zhì)量的試卷。由于題庫管理系統(tǒng)對教學考試具有重要的理論意義和使用價值，目前，在教育考試管理部門對題庫管理系統(tǒng)的開發(fā)和研究工作已經(jīng)成為一個熱點問題。 本文著眼于C/S結(jié)構(gòu)題庫管理系統(tǒng)的開發(fā)與研究，選擇了

2、現(xiàn)代流行的Delphi語言作為軟件的開發(fā)工具和SQL Server 2000作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS），采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計中自頂向下、逐步求精的程序設(shè)計方法，用數(shù)據(jù)流圖和程序流程框圖描述系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)。題庫管理系統(tǒng)的核心功能是自動組卷。自動組卷就是采用相應(yīng)的組卷策略，設(shè)計出符合用戶要求和具有一定約束條件的高質(zhì)量的試卷模式，然后再按試卷模式選取相應(yīng)試題組成試卷。組成試卷過程是在滿足考試規(guī)定的題型、題量、難度系數(shù)、知識點分布、分值和考試用時

3、等各種具體參數(shù)的約束條件下，根據(jù)經(jīng)驗和考試目的，最終由具有這些屬性的試題構(gòu)成試卷的基于專家知識的決策過程。本文針對自動組卷所使用遺傳算法進行了詳細的介紹，并對算法實現(xiàn)過程中的遺傳交叉后出現(xiàn)的重碼問題原因進行了詳細的分析和研究，提出了一種比較好的解決方案。這是本文的重點和難點，也是具有探討和研究價值的亮點。整個題庫管理系統(tǒng)是面向廣西師范大學各個院系的教學考試管理部門而設(shè)計、開發(fā)的，主要是幫助教師輕松的出一份高質(zhì)量的試卷。 本文主要

4、包括論文的基本結(jié)構(gòu)及內(nèi)容、題庫管理系統(tǒng)及子系統(tǒng)的主要功能、題庫管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)、算法優(yōu)化和軟件測試等五個方面，具體內(nèi)容如下： 一、本論文的基本結(jié)構(gòu)及內(nèi)容：首先介紹了選題背景、現(xiàn)狀、意義和所作的工作。接著對題庫管理系統(tǒng)的設(shè)計進行了需求分析、可行性分析和總體設(shè)計。進一步對子系統(tǒng)進行了詳細設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計和具體的系統(tǒng)實現(xiàn)設(shè)計，同時對系統(tǒng)功能正確性進行了軟件測試。最后對題庫管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的遺傳算法從理論和應(yīng)用兩方面進行了詳細的介紹。

5、 二、題庫管理系統(tǒng)及子系統(tǒng)的主要功能：1、用戶管理――針對不同用戶分配不同的權(quán)限。 2、題庫維護――可以進行試題的輸入、修改和刪除操作3、生成試卷――即可以手工生成試卷，也可以自動生成試卷。4、試卷管理――將生成的符合要求的試題以試卷形式輸出。為了便于使用題庫管理系統(tǒng)，本研究選擇了Microsoft Word 2003作為終端輸出軟件，這樣可以方便的編輯試卷的輸出形式。5、數(shù)據(jù)保護――管理員可以進行數(shù)據(jù)備份與恢復操作。6、幫助―

6、―說明題庫管理系統(tǒng)的使用方法和注意事項。 三、題庫管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)：自動生成試卷的基本原理是遺傳算法，這種算法是模擬生物在自然界中的遺傳和變異的進化過程而形成的一種全局優(yōu)化搜索算法。本系統(tǒng)的關(guān)鍵算法是采用基于整數(shù)編碼的基本遺傳算法。通過生成具有一定數(shù)量的初始群體作為進化的起點、求出初始群體和進化后各代群體中每個染色體的相對誤差值(取倒數(shù)后作為適應(yīng)度值)、遺傳交叉改變?nèi)旧w的基因組成、遺傳變異產(chǎn)生新的個體和遺傳選擇對群體中的個體

7、進行優(yōu)勝劣汰的篩選等典型的基本操作。經(jīng)過遺傳一定的代數(shù)后，選擇出所有各代的相對誤差最小（適應(yīng)度最高）的染色體。對選出的這個最優(yōu)染色體進行解碼，得到符合要求的一組高質(zhì)量的試題，進而由各種題型的試題構(gòu)成滿足用戶要求的試卷。通過對遺傳交叉后出現(xiàn)的重碼問題原因進行了仔細的分析與研究后，采用交叉點左移的方法使這個配對染色體進行遺傳交叉的成功率在實驗條件下增加了8倍，充分保證了遺傳交叉所要求達到的交叉規(guī)模；并且所用時間從總體規(guī)模上減少了8倍。

8、 四、算法優(yōu)化：從不同的角度和思維方式分析研究同一個問題，在保證方法和結(jié)果正確的前提下找出最好的算法和編程技巧，這樣能使程序的運行速度大大提高。在軟件編寫過程中采用了一些算法優(yōu)化措施，目的是減少程序的運行時間。 五、軟件測試：為了保證系統(tǒng)及各個子系統(tǒng)功能的正確性，在編程時首先編寫每一功能模塊的代碼，驗證結(jié)果的正確性。在保證子模塊功能正確后，再將它編寫成通用函數(shù)移植到題庫管理系統(tǒng)中，以便調(diào)用。 最后對系統(tǒng)的特點做出了全面