11排课系统（郑州市第十一中学高中排课）

本 skill 把排课规则固化为可重复执行的流水线，确保每次执行口径一致、格式统一、验收可查。
求解器主体为 solve11.py，故对外名「11排课系统」。

何时使用

• 用户要求排课 / 排课表 / 生成课表
• 用户给一份已有课表，要求调整 / 修局部冲突 / 核对规则（如某位老师代课导致撞课）
• 用户提到排课术语：主科连排、连排日对齐、教研禁格、首节主科、体育下午连排、机房限制
• 用户提供「课程分担.xlsx」或「课程表（正式）.xlsx」

安装与分发（本 skill 可整体拷贝给他人使用）

• skill 是一个自包含目录：SKILL.md + scripts/ + references/，无外部依赖。
• 他人安装：把本目录（文件夹名 paike-11）整个拷贝到自己的
  ~/.workbuddy/skills/ 下（Windows 为 C:\Users\<用户名>\.workbuddy\skills\），
  重启 WorkBuddy 后即在技能列表中可见；也可通过技能设置页的导入入口导入 zip 包。
• 上架 SkillHub 后：他人可直接在 WorkBuddy 技能市场（专家·技能·连接器 → 技能 →
  技能市场 → SkillHub）搜索「排课 / paike-11」一键安装，无需手动传文件。
• 分发打包：在 skill 目录的上级目录执行 skill-creator 自带的打包脚本
  python package_skill.py <skill目录路径> <输出目录>，
  产出 paike-11.zip，zip 内顶层就是 paike-11/，解压即用。
• 脚本默认在当前工作目录读写 input.json / raw_*.json；
  换目录用环境变量 PAIKE_DIR 覆盖，无需改代码。

执行前必读（三份 reference）

按需加载，不要凭记忆执行：

交付位置（重要）

• 交付到用户当次指定的位置（本地路径或云端资料库链接），不要擅自固定。
• 输入/输出路径全部由用户指定；脚本只在当前工作目录（或 PAIKE_DIR 指定目录）
  读写中间文件，换机器无需改代码。

工作流程

阶段 0：判定任务类型

是「从零排一份新课表」？        → 走阶段 A
是「修/调已有课表局部冲突」？    → 走阶段 B

阶段 A：从零排课

A0. 环境与前置检查
1. 确定工作目录（用户指定；脚本默认在当前目录读写中间文件）。
2. 导出正式 xlsx 前先备份/改名，不要直接覆盖既有交付件。
3. 确认新学期的「课程分担.xlsx」路径；新学期班数/教师/班型会变，
必须重跑 parse_staff.py，不要沿用旧 input.json。

A1. 生成输入

python scripts/parse_staff.py "<课程分担.xlsx>" [sheet名]

产出 input.json（classes / staff / tracks / track_of / recipes），写入当前目录。

A2. 核验可行性（必做，30 秒）
- 主科教师带班数 k 分布、连排日数是否 = H−5；
- 每班课时合计是否 = 35；
- 机房同时段容量是否够；
- k=3 教师是否有解（周一/周三上午仅 5 格，连排需 2k=6 格 ⇒ 不可解）。

A3. 求解

python scripts/solve11.py <seed> <秒数>

产出 raw_<seed>.json。多跑几个种子（如 21/22/23 并行），
按「硬错数 → 冲突数」择优。耗时经验：300~420 秒通常可收敛到硬错 0。

A4. 导出

<python-with-openpyxl> scripts/export.py raw_<seed>.json "<输出xlsx路径>"

A5. 独立校验（不可跳过）

<python-with-openpyxl> scripts/verify.py "<输出xlsx>"

必须 错误 0 项 才能交付。

A6. 汇报：硬错数、冲突数、连排跨中午 0 处、首节主科 N/110 + 第二节兜底 M。

阶段 B：修/调已有课表

B0. 判定格式（关键）
读总课表第 2 行第 2 列：
- 是班型文字（物化生/物化地/物化政/政史地）→ 格式 B，用 verify_lu.py
- 是数字 1~7 → 格式 A，用 verify.py
用错脚本会整表错位，报出一堆假错误。

B1. 扫描既存违规（必做，区分责任）
先跑对应校验脚本，记录原版已有的违规清单。
既存违规不主动修，先向用户说明，由他决定是否一并修。

B2. 向用户确认取舍
零余量课表下，「只动一两个老师且完全合规」数学上做不到
（详见 references/lessons.md 第 20 条）。必须让用户在下列方向中选择：
- A 彻底合规：改动 20+ 格、多位老师
- B 最小动作：仅消除指定冲突，接受部分既存不合规
- C 只修冲突：1~2 格，副作用最小

B3. 搜索最小改动
- 小改动优先用同班同天对调技巧（lessons.md 第 21 条），通常 1 次交换 2 格解决。
- 大改动用模拟退火：目标函数 =
指定违规*1000 + 结构破坏*500 + 新增教师冲突*2000 + 新增教研违规*1000 + 改动格数
两阶段：先找合规解，再最小化改动格数与涉及科目数。
- 约束必须包含教研禁格与跨班连排对齐，否则会引入新违规。

B4. 写回
另存新文件（原文件名 + 后缀），不覆盖原版，便于对比。

B5. 对比校验
原版与新版各跑一次校验，确认错误数未增加、且目标冲突已消除。

不可协商的验收标准

交付前必须全部满足：
1. hard_report() 硬错误 = 0
2. 教师冲突 CF = 0
3. verify.py 独立读回校验 错误 0 项
4. 连排跨中午 = 0 处
5. 汇报首节主科 N/110（理论上限 56/110，软约束）

关键常量（改动代码时以 references/rules.md 为准）

SUB       = ['语','数','英','物','化','生','政','历','地','体','信','自']
MAIN3     = [语, 数, 英]          # 主科
MINOR     = [物, 化, 生, 政, 历, 地]  # 副科（禁连排）
NODBL     = set(MINOR)            # ⚠️ 不得含「体」
DBL_START = (1, 2, 3, 4, 6)       # 连排起始节，禁止 p=5（跨中午）
PE_DAYS   = [周一, 周四, 周五]; PE_QUOTA = {周一:8, 周四:7, 周五:7}
MAX_IT    = 2;  IT_P = (3,4,5,6,7)   # 机房同时段≤2班，信不在1-2节
RESEARCH  = {周一: {数,物,化,生}, 周三: {语,英,政,历,地}}  # 教研禁格
连排日 n = H - 5                  # 与带班数无关
上午=1~5节, 下午=6~7节           # 禁 (5,6) 连排

脚本调用规范

所有脚本默认在当前工作目录读写 input.json / raw_*.json；
换目录用环境变量覆盖，勿改代码：

export PAIKE_DIR="<工作目录>"

# A1 生成输入（参数：课程分担.xlsx 路径、sheet 名，默认 Sheet1）
python scripts/parse_staff.py "<课程分担.xlsx>" Sheet1

# A3 求解（seed, 秒数）
python scripts/solve11.py <seed> <秒数>

# A4 导出（不传 raw 文件时自动取目录中最新的 raw_*.json）
<python-openpyxl> scripts/export.py raw_<seed>.json "<输出xlsx>"

# A5 校验（文件路径必传）
<python-openpyxl> scripts/verify.py "<输出xlsx>"      # 格式A（无班型列）
<python-openpyxl> scripts/verify_lu.py "<输出xlsx>"   # 格式B（有班型列）

Python 环境说明

• solve11.py 只依赖标准库，任意 Python 3.8+ 即可。
• parse_staff.py / export.py / verify.py / verify_lu.py 需要 openpyxl：
  pip install openpyxl 后即可运行，无需专用虚拟环境。
• 原作者机器上有两套解释器（裸解释器无 openpyxl、venv 有 openpyxl），
  那是历史原因；他人安装时一套装了 openpyxl 的 Python 即可全程通用。

资源

scripts/

• parse_staff.py — 「课程分担.xlsx」→「input.json」
• solve11.py — 排课求解器（构造 + 定向修复 + 模拟退火）
• export.py — 解文件 → 标准格式 xlsx（表头已固化）
• verify.py — 标准格式独立校验（读表回查全部规则）
• verify_lu.py — 带班型列格式的独立校验（通用版，含跨班连排对齐与教研禁格）

references/

• rules.md — 规则口径（权威）
• excel_format.md — 表头格式与输出模板
• lessons.md — 踩坑教训（25 条）

> 全部脚本均已实测：solve11 可正常求解产出解，verify/verify_lu 可正确检出既存违规
> 且无误报。修改脚本后务必用真实课表文件回归验证。