怎么用python 排课表 python自动排课表

本章内容包含 python 读取 excel表格内容 成 字典组成的列表，之后根据必修课，选修课等信息使用回溯法输出所有可能的课程表，并将所有课程表放入excel中。

系列文章目录

第一章 python模拟登录中国海洋大学教务系统（青果）第二章 爬取学期所有专业课至excel 第三章 课表排课

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上一章已经把下学期所有专业课爬到excel里了，现在根据需求分析编写算法进行排课。

文章目录

• 系列文章目录
• 前言
• 一、需求分析
• 二、具体思路

• 1.手动在excel里标记type
• 2.数据结构：python 读取 Excel 形成 list(字典组成的列表)。
• 3.算法：回溯法
• 4.将课程表写入excel

• 三、完整代码及运行结果
• 四、遇到的问题
• 总结

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前言

我们学校的所有课程，包括专业课、公共课、通识课，都是自己选的。

因为我转专业太晚了，大四需要修完大三大四的所有课，所以需要一个排课工具，以保证能够选上所有课。(选上的意思是能放在一个课表里，上课时间不冲突)

在网上找不到和我需求差不多的文章，只能自己造一个了，因为数据量也不大，所以就暴力破解吧，回溯就完事了。

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ORZ 这个回溯好难，写了三天，本程序只实现了将所有标记为1的课排出课表，基本满足我的需求

一、需求分析

1.能够选上所有必修专业课

2.应该只差一门专业选修了，需要判断选修的类别，在该类别里任选一门，指定学分的课程

3.直接排除其他已修和不必修的课程

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二、具体思路

1.手动在excel里标记type

"type":"1",		#  0-不修  1-必修  2-选修二  3-可修可不修

-0是之前修过的或模块学分已够的选修课

-1是必修课或者你一定想上的课

-2是选修二模块的课

-3是感兴趣的课，排不上也没啥

2.数据结构：python 读取 Excel 形成 list(字典组成的列表)。

问题一：从教务网站扒下来的表格，同一课程的上课时间不在一个表格内。
解决方法一：将 只有上课时间数据的行 合并到上一行中，再通过pandas读取。

import pandas as pd
df = pd.read_excel("排课.xlsx")
print(df)
res = df.to_dict(orient = "records")
print(res)

解决方法二：通过按行一个一个读，若是前面都是空格，说明是时间行，直接将该行上课时间添加到上一字典中。
代码如下：

from openpyxl import load_workbook
import pandas as pd

wb = load_workbook('E:/a/排课.xlsx')
table = wb['a']

# 获取总行数总列数
row_num = table.max_row	#总行数
col_num = table.max_column	#总列数

xlsx_list = []
key = []

excel_data = pd.read_excel("排课.xlsx") #默认读取第一个sheet的内容
key = list(excel_data.columns) # 获取第一行所有值

for i in range(2,row_num-1):  # 有多少行，读多少次 i = 2 - 96
    xlsx_dict = {}
    flag = 0 #0 有效行，1 无效行是标题行或时间行
    #按行读，读一个赋一个值
    for j in range(1, col_num + 1): #列 j = 1 - 8
        if table.cell(i, j).value == '选课号':  # 标题行 跳过
            flag = 1        #置1，不追加到list里
            break
        #一进入就判为空的话，说明是时间行，直接将时间追加
        if table.cell(i, 1).value == '' or table.cell(i, 1).value == None: 
            flag = 1
            xlsx_list[-1][key[7]] = xlsx_list[-1][key[7]] + " " + table.cell(i, 8).value   #该上课时间要添加到上一字典中
            break
        else:
            xlsx_dict[key[j-1]] = table.cell(i, j).value   #字典[列名] = 行值

    # 把字典添加到列表中
    if flag == 0:
        xlsx_list.append(xlsx_dict)
print(xlsx_list)

效果如图：

问题二：上课时间如何处理

例： ‘上课时间’: ‘1-17周 二(5-6节) 1-17周 五(3-4节)单’

处理方法：

1.初始化kcb_list[周几0-6][节数 1 - 12] = 0 # 0-无课 1-每周有课 21-双周有课 11-单周有课

kcb_list：
[{1: 0, 2: 0, 3: 1, 4: 1, 5: 0, 6: 0, 7: 0, 8: 0, 9: 0, 10: 0, 11: 0, 12: 0}, 
{1: 1, 2: 1, 3: 1, 4: 1, 5: 1, 6: 1, 7: 0, 8: 0, 9: 0, 10: 0, 11: 0, 12: 0},
{1: 0, 2: 0, 3: 0, 4: 0, 5: 1, 6: 1, 7: 0, 8: 0, 9: 0, 10: 0, 11: 0, 12: 0}, 
{1: 0, 2: 0, 3: 21, 4: 21, 5: 0, 6: 0, 7: 0, 8: 0, 9: 0, 10: 0, 11: 0, 12: 0},
{1: 0, 2: 0, 3: 0, 4: 0, 5: 1, 6: 1, 7: 0, 8: 0, 9: 0, 10: 0, 11: 0, 12: 0},
{1: 0, 2: 0, 3: 0, 4: 0, 5: 0, 6: 0, 7: 0, 8: 0, 9: 0, 10: 0, 11: 0, 12: 0}, 
{1: 0, 2: 0, 3: 0, 4: 0, 5: 0, 6: 0, 7: 0, 8: 0, 9: 0, 10: 0, 11: 0, 12: 0}]

2.先在‘周 一’ 到 ‘周 日’里找，找到后判断节数，然后根据节数后是否有单双周，进行赋值

3.中间需要进行是否有课判断

代码如下：

weekStr="一二三四五六日"  
jieStr=['1-2','3-4','5-6','7-8','9-10','11-12','7-9','10-11','10-12']
def is_ok(kc_dict, kcb_list):
    #如果找不到该值，则 find() 方法将返回 -1。
    print("is_ok:",kc_dict['课程'])
    yuan_list = copy.deepcopy(kcb_list)#还是地址的问题	#深拷贝
    for i in range(7):    #先在周里找
        if not kc_dict['上课时间'].find("周 "+weekStr[i]) == -1:  #如果有周几
            for j in range(9):                          #在周几里找节数
                if not kc_dict['上课时间'].find("周 "+weekStr[i]+"("+jieStr[j]+"节)") == -1:   #找到几节后，赋值占位
                    danshuang =  1    #kcb_list[周几0-6][节数 1 - 12] = 1   # 0-无课  1-每周有课 21-双周有课 11-单周有课
                    if not kc_dict['上课时间'].find("周 "+weekStr[i]+"("+jieStr[j]+"节)单") == -1:  
                        danshuang = 11   
                    elif not kc_dict['上课时间'].find("周 "+weekStr[i]+"("+jieStr[j]+"节)双") == -1: 
                        danshuang = 21
                    if j <= 5:
                        kcb_list[i][(j+1)*2-1] = kcb_list[i][(j+1)*2-1] + danshuang   #赋值占位
                        kcb_list[i][(j+1)*2] = kcb_list[i][(j+1)*2] + danshuang   #赋值占位
                    elif j == 6:
                        kcb_list[i][7] = kcb_list[i][7] + danshuang
                        kcb_list[i][8] = kcb_list[i][8] + danshuang
                        kcb_list[i][9] = kcb_list[i][9] + danshuang
                    elif j == 7:
                        kcb_list[i][10] = kcb_list[i][10] + danshuang
                        kcb_list[i][11] = kcb_list[i][11] + danshuang
                    else:
                        kcb_list[i][10] = kcb_list[i][10] + danshuang
                        kcb_list[i][11] = kcb_list[i][11] + danshuang
                        kcb_list[i][12] = kcb_list[i][12] + danshuang
                    for j in range(1,13):
                        if kcb_list[i][j] == 2 or kcb_list[i][j] == 12 or kcb_list[i][j] == 22 :#有课,排下一个同名课程，若无同名课程，则排下一个type 
                            print("有课：")
                            #循环 重新赋值 #取消占位
                            for i in range(7):
                                for j in range(1,13):
                                    kcb_list[i][j] = yuan_list[i][j]
                            return False
                    #排下一个时间   或下一个课
                    #print("无课：")
    #print("该课插入课程表后，课程表：",kcb_list)
    return True

3.算法：回溯法

解决一个回溯问题，实际上就是一个决策树的遍历过程。你只需要思考 3 个问题：

1、路径：也就是已经做出的选择。 已选课程

2、选择列表：也就是你当前可以做的选择。 下一个课程的所有情况

3、结束条件：也就是到达决策树底层，无法再做选择的条件。 课程表里包含所有目标课程

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本程序需要把 kcb 和 kcb_list 区分开

print("【result】：", kcb) #这个是 排好的课程表里包含的课

【result】： [{'选课号': '02003...'课程': '[080502101213]操作系统', ... '上课时间': '1-17周 一(5-6节) ...)'}, 
 ... 
{'选课号': ...., 'type': 1, '课程': '[080503101221]计算机网络',...'上课时间': ...}]

print("【result】：", kcb_list) #这个是 一周是否有课 记录表

【result】： [{1: 0, 2: 0, 3: 1, 4: 1, 5: 1, 6: 1, 7: 0, 8: 0, 9: 0, 10: 1, 11: 1, 12: 1}, 
{1: 1, 2: 1, 3: 1, 4: 1, 5: 1, 6: 1, 7: 0, 8: 0, 9: 0, 10: 0, 11: 0, 12: 0}, 
... 
{1: 0, 2: 0, 3: 0, 4: 0, 5: 0, 6: 0, 7: 0, 8: 0, 9: 0, 10: 0, 11: 0, 12: 0}]

回溯法代码如下：

def back_tracking(kcb, one_list):	#def backtrack(路径, 选择列表):
    global count
    if len(kcb) == len(Next):		# 结束条件：课程表里已排的课程 == 需要排的课程总数
        count = count+1
        result.append(kcb)	
        if count <= 20:		#打印前20个课程表
            print("【result】：", kcb)	#这个是 排好的课程表里包含的课
            print("【result】：", kcb_list)	#这个是 一周是否有课 记录表
            print_kcb(kcb,kcb_list)		#这个是将以上信息可视化，打印在excel里
        return
    
    next_kc = Next[len(kcb)]
    print("next_kc",next_kc)
    for kc_dict in one_list:
        if kc_dict['课程'] == next_kc:      #选择列表只有很少的几个下个课程
            print("next_kc===",kc_dict['任课教师'],kc_dict['课程'])
            if is_ok(kc_dict, kcb_list):
                kcb.append(kc_dict)
                #print("课程表里的课程",kcb)
                #print("课程表",kcb_list)
                back_tracking(kcb, one_list)#        backtrack(路径, 选择列表)
                temp = kcb.pop()
                #pop上一门课的时候也要把课程表时间给删了
                kcb_list_pop(temp)

                print("pop:",temp['课程'])

                #print("pop后的课程表：", kcb_list)
                if temp['课程'] == Next[0]:
                    print("有课程冲突，无法排课")

4.将课程表写入excel

from openpyxl.styles import PatternFill
Color = ['C0C0C0', 'E3CF57', '87CEEB', 'FF69B4', 'EE82EE', '008B8B', 'FFE4E1', 'FFDAB9','BDB76B','D2B48C']  # 背景色

def print_kcb(kcb,kcb_list):
    global count
    print(count)
    c=1	#颜色，Color[0]是表头颜色
    workbook = load_workbook('排课.xlsx')
    sheet = workbook['d']

	#这一段是打印kcb
    #for i in range(7):    #周一到周日   0-6
    #    for j in range(1,13): #第一小节到第十二小节1-12
    #        if not kcb_list[i][j] == 0: #有课
    #            sheet.cell(j+1,i+2,kcb_list[i][j])      #写入表格

    hang = (count - 1)*13
    lie = 0#(count - 1)*8

    for i in range(7):    #周一到周日   0-6
        for j in range(1,13): #第一小节到第十二小节1-12
            #第1-14-27行，1-8列
            sheet.cell(1 + hang ,i+2 + lie ,weekStr[i])      #表头，写入表格 
            sheet.cell(1 + hang ,i+2 + lie).fill = PatternFill(fill_type='solid',fgColor=Color[0])
            #第一列，第二行-
            sheet.cell(j+1 + hang ,1 + lie,j)      #表头，写入表格 
            sheet.cell(j+1 + hang ,1 + lie).fill = PatternFill(fill_type='solid',fgColor=Color[0])

    for kc_dict in kcb:
        for i in range(7):    #先在周里找
            if not kc_dict['上课时间'].find("周 "+ weekStr[i]) == -1:  #如果有周几
                for j in range(9):                          #在周几里找节数     #找到几节后，赋值占位#写入表格

                    raw1 = 0
                    raw2 = 0
                    raw3 = 0
                    if not kc_dict['上课时间'].find("周 "+ weekStr[i] +"("+ jieStr[j] +"节)") == -1:   
                        if j <= 5:
                            raw1 = (j+1)*2-1  #赋值占位
                            raw2 = (j+1)*2
                        elif j == 6:
                            raw1 = 7
                            raw2 = 8
                            raw3 = 9
                        elif j == 7:
                            raw1 = 10
                            raw2 = 11
                        else:
                            raw1 = 10
                            raw2 = 11
                            raw3 = 12
                        data1 = kc_dict['选课号'] + kc_dict['课程'] + kc_dict['任课教师']
                        data2 = kc_dict['上课时间']


                        sheet.cell(raw1+1 + hang ,i+2 + lie ,data1)      #写入表格 
                        sheet.cell(raw2+1 + hang ,i+2 + lie ,data2)      #写入表格 
#填充
                        sheet.cell(raw1+1 + hang ,i+2 + lie ).fill = PatternFill(fill_type='solid',fgColor=Color[c])
                        sheet.cell(raw2+1 + hang ,i+2 + lie ).fill = PatternFill(fill_type='solid',fgColor=Color[c])
                        if not raw3 == 0:
                            sheet.cell(raw3+1 + hang ,i+2 + lie ,"3节课")      #写入表格 
                            sheet.cell(raw3+1 + hang ,i+2 + lie ).fill = PatternFill(fill_type='solid',fgColor=Color[c])
                        #c=c+1#换下个颜色，这里加的话 是每天每个课一种颜色
        c=c+1#换下个颜色，这里是每个课一种颜色
    workbook.save('排课.xlsx')

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三、完整代码及运行结果

完整代码太长了，放在gitee里，运行效果如下：

四、遇到的问题

No module named 'pandas'

pip install pandas

xlrd.biffh.XLRDError: Excel xlsx file; not supported

xlrd的版本太高

从网上爬的表格 空表格是‘’，但是如果是自己手动新建的列，然后有些输入，有些是空的，则这些空表格是None，在判断的时候是不一样的。

PermissionError: [Errno 13] Permission denied: '排课.xlsx'

excel 打开未关闭

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总结

1.python列表元素去重：
·list2= list(set(list1))·

去重后保持原来的顺序不变：
·list2.sort(key = list1.index)·

2.如何理解 Python 的赋值逻辑

C 程序更新的是内存单元中存放的值，而 Python 更新的是变量的指向。
C 程序中变量保存了一个值，而 Python 中的变量指向一个值。
如果说 C 程序是通过操纵内存地址而间接操作数据(每个变量固定对应一个内存地址，所以说操纵变量就是操纵内存地址），数据处于被动地位，那么 Python 则是直接操纵数据，数据处于主动地位，变量只是作为一种引用关系而存在，而不再拥有存储功能。
在 Python 中，每一个数据都会占用一个内存空间，如 b + 5 这个新的数据也占用了一个全新的内存空间。
Python 的这种操作让数据成为主体，数据与数据之间直接进行交互。
而数据在 Python 中被称为对象 (Object)。

3.回溯法
【算法】【回溯】回溯算法解题套路框架【转载】

4.excel颜色填充

from openpyxl.styles import PatternFill

cell = sheet['A2']
pattern_fill= PatternFill(fill_type='solid',fgColor='C0C0C0')
cell.fill= pattern_fill