小明：嘿，李老师，我最近在研究金华地区的走班排课系统，听说你们学校有相关的系统？

李老师：是的，我们学校确实用了一个基于Java的排课系统。不过，你要是想深入了解的话，得从源码入手。

小明：那你能给我看看相关代码吗？我对这个系统很感兴趣。

李老师：当然可以，不过我得先给你讲讲背景。走班制是一种教学模式，学生根据选修课程的不同，在不同的教室上课。这种模式对排课系统的要求很高，不仅要考虑教师、教室、时间的冲突，还要满足学生的个性化需求。

小明：听起来挺复杂的。那你们是怎么处理这些逻辑的呢？

李老师：我们用了一种基于贪心算法和回溯法结合的方式。首先，系统会收集所有课程、教师、教室以及学生的信息，然后进行初步筛选，排除明显冲突的安排。

小明：那具体怎么实现呢？能给我看一段代码吗？

李老师：当然可以。下面是一段简单的排课核心逻辑的伪代码，你可以参考一下。

      // 课程类
      class Course {
          String name;
          int teacherId;
          int classroomId;
          int timeSlot;
      }

      // 教师类
      class Teacher {
          int id;
          List courses;
      }

      // 教室类
      class Classroom {
          int id;
          List availableSlots;
      }

      // 时间槽类
      class TimeSlot {
          int hour;
          int minute;
          boolean isOccupied;
      }

      // 排课主函数
      public void scheduleCourses(List courses, List teachers, List classrooms) {
          for (Course course : courses) {
              for (Teacher teacher : teachers) {
                  if (teacher.courses.contains(course)) {
                      for (Classroom classroom : classrooms) {
                          if (classroom.availableSlots.contains(course.timeSlot)) {
                              assignCourseToTeacherAndClassroom(course, teacher, classroom);
                              break;
                          }
                      }
                  }
              }
          }
      }
    

小明：这段代码看起来很基础，但确实是排课的核心部分。那你们是怎么处理多维度冲突的呢？比如一个教师不能同时上两门课，或者一个教室同一时间只能被一个课程使用。

李老师：这正是我们需要解决的问题。我们引入了冲突检测机制，每次分配课程时都会检查是否与其他已分配的课程冲突。如果冲突，就尝试重新分配。

小明：那你是如何优化排课效率的？毕竟数据量大时，回溯法可能会很慢。

李老师：我们采用了启发式算法，比如优先安排高优先级的课程（如必修课），再处理选修课。此外，还加入了缓存机制，避免重复计算。

小明：听起来挺合理的。那你们有没有具体的源码实现？我可以看看吗？

李老师：当然可以。下面是一个简化的Java实现，展示了如何处理排课逻辑。

      import java.util.*;

      class Course {
          String name;
          int teacherId;
          int classroomId;
          int timeSlot;

          public Course(String name, int teacherId, int classroomId, int timeSlot) {
              this.name = name;
              this.teacherId = teacherId;
              this.classroomId = classroomId;
              this.timeSlot = timeSlot;
          }
      }

      class Teacher {
          int id;
          List courses;

          public Teacher(int id, List courses) {
              this.id = id;
              this.courses = courses;
          }
      }

      class Classroom {
          int id;
          Set availableSlots;

          public Classroom(int id, Set availableSlots) {
              this.id = id;
              this.availableSlots = availableSlots;
          }
      }

      public class SchedulingSystem {
          private List courses;
          private List teachers;
          private List classrooms;
          private Map usedSlots;

          public SchedulingSystem(List courses, List teachers, List classrooms) {
              this.courses = courses;
              this.teachers = teachers;
              this.classrooms = classrooms;
              this.usedSlots = new HashMap<>();
          }

          public void schedule() {
              for (Course course : courses) {
                  for (Teacher teacher : teachers) {
                      if (teacher.courses.contains(course)) {
                          for (Classroom classroom : classrooms) {
                              if (classroom.availableSlots.contains(course.timeSlot) && !usedSlots.getOrDefault(course.timeSlot, false)) {
                                  System.out.println("Assigning " + course.name + " to teacher " + teacher.id + " in classroom " + classroom.id + " at slot " + course.timeSlot);
                                  usedSlots.put(course.timeSlot, true);
                                  break;
                              }
                          }
                      }
                  }
              }
          }

          public static void main(String[] args) {
              List courses = new ArrayList<>();
              courses.add(new Course("Math", 1, 101, 1));
              courses.add(new Course("Physics", 2, 102, 2));

              List teachers = new ArrayList<>();
              teachers.add(new Teacher(1, Arrays.asList(courses.get(0))));
              teachers.add(new Teacher(2, Arrays.asList(courses.get(1))));

              List classrooms = new ArrayList<>();
              classrooms.add(new Classroom(101, new HashSet<>(Arrays.asList(1))));
              classrooms.add(new Classroom(102, new HashSet<>(Arrays.asList(2))));

              SchedulingSystem system = new SchedulingSystem(courses, teachers, classrooms);
              system.schedule();
          }
      }
    

小明：这段代码虽然简单，但已经涵盖了排课的基本逻辑。那你们有没有考虑过动态调整排课？比如学生临时换课的情况？

李老师：这个问题我们也考虑到了。我们加入了一个“调整模块”，允许在排课完成后，根据新的请求重新调整课程安排。这通常需要重新运行排课算法，并且可能涉及一些回退机制。

小明：那你们的系统支持多校区吗？比如金华市内多个学校共享资源？

李老师：是的，我们系统支持多校区配置。每个校区有自己的教师、教室和课程信息，但可以通过中央调度器统一管理。这样可以更高效地利用资源，减少冲突。

小明：看来你们的系统已经非常成熟了。那你们有没有开源这个系统？我想学习一下。

李老师：目前我们没有完全开源，但我们提供了一些核心模块的文档和接口说明。如果你有兴趣，我们可以一起研究这部分内容。

小明：太好了！谢谢你详细的讲解，我学到了很多。

李老师：不客气，排课系统确实是个复杂的工程，希望你能坚持下去，未来也许你能开发出更好的系统。

小明：一定努力！

李老师：加油！