小李：最近我们学校要推行走班排课系统，我有点不太懂这个系统具体是怎么运作的。

老张：走班排课系统主要是用来解决传统固定班级教学模式下课程安排不合理的问题。它可以根据学生选课情况动态分配教室和时间，提高资源利用率。

小李：听起来挺复杂的，那你们是用什么技术来开发这个系统的呢？

老张：我们使用的是Java语言，结合Spring Boot框架进行开发。前端用的是Vue.js，后端用的是MyBatis Plus做数据持久化，数据库用的是MySQL。

小李：那整个系统的结构是怎样的？能给我讲讲吗？

老张：好的，我们先从整体架构说起。系统分为三个主要部分：用户管理模块、课程管理模块和排课引擎模块。

小李：用户管理模块是不是包括老师、学生和管理员的权限控制？

老张：对，用户管理模块负责用户的注册、登录、权限分配等。每个角色有不同的操作权限，比如学生只能查看自己的课表，老师可以添加或修改课程信息，管理员则有更高的权限。

小李：那课程管理模块又是什么功能呢？

老张：课程管理模块主要处理课程的基本信息，比如课程名称、授课教师、学分、上课时间等。同时还要支持课程的增删改查操作。

小李：排课引擎模块是不是最关键的部分？

老张：没错，排课引擎是整个系统的“大脑”，它根据学生的选课情况、教师的时间安排以及教室的容量限制，自动进行课程的排布。

小李：那这个排课引擎是怎么工作的呢？有没有具体的算法或者逻辑？

老张：我们采用了一种基于贪心算法的排课策略，优先满足学生的选课需求，然后尽量避免时间冲突和教室资源浪费。

小李：听起来不错，那能不能给我看一段核心代码呢？

老张：当然可以，下面是一段排课引擎的核心代码示例：

// 排课引擎核心类
public class ScheduleEngine {
    private List courses;
    private List rooms;
    private List students;

    public ScheduleEngine(List courses, List rooms, List students) {
        this.courses = courses;
        this.rooms = rooms;
        this.students = students;
    }

    public void schedule() {
        for (Student student : students) {
            List selectedCourses = student.getSelectedCourses();
            for (Course course : selectedCourses) {
                assignCourseToRoom(course);
            }
        }
    }

    private void assignCourseToRoom(Course course) {
        for (Room room : rooms) {
            if (room.isAvailable(course.getStartTime(), course.getEndTime())) {
                course.setRoom(room);
                break;
            }
        }
    }
}
    

小李：这段代码看起来很简洁，但实际应用中会不会遇到很多边界条件？比如多个学生选同一门课怎么办？

老张：确实会遇到这种情况，所以我们引入了优先级机制。例如，当多个人选同一门课时，系统会根据学生的年级、专业、选课顺序等因素进行排序，确保公平性。

小李：那系统是怎么处理时间冲突的呢？

老张：我们在数据库中为每门课程设置了时间范围字段，每次排课前都会检查当前时间段是否已被占用。如果被占用，系统会尝试寻找下一个可用时间段。

小李：那数据库的设计有什么特别的地方吗？

老张：我们采用了三级范式设计，确保数据一致性。比如，学生表、课程表、教室表之间通过外键关联，这样可以在查询时快速获取相关信息。

小李：那具体的数据表结构是怎样的？能简单说一下吗？

老张：好的，我们有以下几张关键表：

student：存储学生基本信息，如学号、姓名、专业等。

course：存储课程信息，如课程编号、名称、教师、时间、地点等。

room：存储教室信息，如教室编号、容量、位置等。

enrollment：记录学生选课情况，包括学生ID、课程ID、选课状态等。

小李：这些表之间的关系是怎样的？

老张：学生和课程之间是多对多的关系，所以需要一个中间表来记录选课信息。而课程和教室之间是一对多的关系，因为一门课程可能在不同的时间段安排在不同的教室。

小李：那系统有没有考虑并发问题？比如多个学生同时选课，会不会出现数据不一致？

老张：确实要考虑这个问题。我们使用了事务管理，确保在选课过程中数据的一致性。此外，还加入了锁机制，防止多个请求同时修改同一门课程的选课人数。

小李：听起来挺全面的，那部署方面有什么需要注意的地方吗？

老张：部署方面，我们建议使用Docker容器化部署，这样可以提高系统的可移植性和扩展性。同时，使用Nginx做反向代理，提升访问速度。

小李：那系统上线后如何维护？

老张：我们会定期进行性能优化和数据备份。另外，还会收集用户反馈，持续改进系统功能。

小李：非常感谢你的讲解，我对这个系统有了更深入的理解。

老张：不客气，如果有其他问题随时问我。

小李：好的，那我就先去研究一下代码了。

老张：加油！