Quelltext der Seite Kurs42 To CNF:Hauptseite

=== Hinweise ===
Kurs42_To_CNF wurde in JAVA von Benjamin Bartsch programmiert. Die Software ist "open source" und unterliegt der MIT oder der CC0 Lizenz, d.h. der Quellcode steht allen frei zur Verfügung, aber es dürfen keinerlei Ansprüche geltend gemacht werden. Wenn Sie den Autor kontaktieren möchten, finden Sie die E-Mail-Adresse innerhalb des Programms.

Das Programm arbeitet auf Basis der Daten des Programms Kurs42. Wenn Sie eine Import/Exportfunktion zu anderen Programmen wünschen, können Sie den Autor kontaktieren.

Das Programm unterstützt eine Vielzahl von Nebenbedingungen (Regeln genannt). Wenn Sie für Ihre Schule  zusätzliche Regeln benötigen, können Sie ebenfalls den Autor kontaktieren.


=== Vorbereitungen ===

* Laden Sie sich den folgenden SAT-Solver (https://github.com/msoos/cryptominisat/releases) herunter und speichern Sie die Datei (für Windows: cryptominisat5-win-amd64-nogauss.exe) auf Ihrem PC und merken Sie sich den Pfad.
* Installieren Sie ggf. JAVA und laden sich sich dann die aktuellste Version von Kurs42_To_CNF herunter (https://schulverwaltungsinfos.nrw.de/svws/forum/viewtopic.php?f=71&t=20&start=180).
* Sie haben nun das Programm in Form einer JAR-Datei, welche man mit einem Doppelklick starten kann. Dort müssen Sie dort zunächst den Pfad zu cryptominisat...exe angeben und können dann arbeiten, aber zuvor müssen Sie jedoch noch aus Kurs42 Ihre Daten exportieren.


=== Daten in Kurs42 vorbereiten und exportieren ===

* Die Laufbahnen sollten wie üblich bereits vor dem Blocken gründlich geprüft werden.
* In Kurs42 werden unter ''Bearbeiten --> Kurse einrichten'' bzw. ''Bearbeiten --> Kurse einrichten (ohne Fachwahl)'' die Anzahl der Kurse pro Fach festgelegt.
* Unter ''Extras'' --> ''Einstellungen'' wird bei Import-Export bei ''Kodierung von Textexporten'' auf den Eintrag ''UTF8'' gestellt.
* Unter ''Import/Export --> Export in Textdatei'' werden sämtliche Häkchen gesetzt und ein Zielordner gewählt.
* In Kurs42_To_CNF unter ''Datei --> Kurs42-Ordner öffnen'' den soeben mit dem Export befüllten Ordner auswählen.
* Die Abfrage ''Sollen alle Schüler/Kurse aus KURS42 fixiert werden?'' kann zunächst verneint werden (diese Abfrage wird an anderer Stelle erklärt, wenn es  um das Blocken der Zusatzkurse in der Q2 oder das Neuladen eines Blockungsegebnisses geht).
* Das Fenster ''Debug'' ganz unten sollte leer sein.
* Das Fenster ''Statistik'' gibt Importinformationen an, z.B. wie viele Schüler importiert und wie viele Fächer gewählt wurden.

=== Blocken mit Kurs42_To_CNF ===

Das Fenster '''Maximalwerte''' enthält allgemeine Voreinstellungen zur Blockung. Erfahrungsgemäß bietet sich das Vorhegen an, zunächst die ''Umwähler'' auf 0 zu setzen, dafür aber die ''Maximale Kursgrößendifferenz'' auf einen sehr hohen Wert, z.B. 30 zu setzen. Die ''Maximale Kursgröße'' sollte dem an der Schule üblichen Wert entsprechen. Die Anzahl der Schienen muss mindestens so groß sein, wie die Anzahl der Kurse des Schülers mit den meisten Kursen.

Im Fenster '''Regeln''' werden die Regeln definiert, an die sich das Programm zwingend halten soll. Sollen z.B. alle Religions- und Philosophie-Kurse unbeding parallel liegen, und zwar in Schiene 3, wählt man in den vier Drop-Down-Menüs Folgendes aus:
# Fach-Art
# Rel,GK
# in Schiene
# 3
Es erscheint im Regelfenster ''Fach-Art#REL;GK#in Schiene#3''. Auch durch andere Regelkombinationen kann dieses Ergebnis erzwungen werden, hier gilt es, auszuprobieren und Erfahrungen zu sammeln.
Die Anzahl der ''Threads'' kann zunächst auf 1 stehen (mehr dazu unter ''Technische Fragen'', siehe unten), das Ausgabeformat ist üblicherweise ''Neu+BOM''

'''Berechnen'''
Ein Klick auf den Button ''Berechne!'' führt eine Berechnung gemäß der Maximalwerte und Regeln durch.
Das Ergebnis wird in einem Tab, z.B. ''B1_SAT'' in sechs Fenstern dargestellt, die sich von selbst erklären. Wenn es mathematisch kein Ergebnis geben kann, erscheint ''UNSAT'' als Name des Tabs.
Hier könnte es sein, dass es keine Lösung gibt, in der es keine Umwähler gibt. Dann stellt erhöht man die Zahl der Umwähler solange, bis ein Egebnis möglich ist. So lässt sich die Mindestzahl an Umwähler ermitteln. Dieses Ergebnis enhält allerdings noch eine viel zu große Kursgrößendifferenz, die sich im nächsten Schritt optimieren lässt. Siehe dazu unten ''Strategien und Tipps''.

=== Daten in Kurs42 importieren ===

Nach einer erfolgreichen Berechnung einer Blockungung legt das Programm im oben angelegten Ordner für den Export aus Kurs einen Unterordner an, dessen Name dem TAB ''B1_SAT'' entspricht und zusätzlich das Ausgabeformat enthält, hier also ''B_00001_NEU_UTF8_BOM''. In disem Ordner gibt es auch eine Textdatei, die das Ergebnis der Berechnung und die angewendeten Regeln dokumentiert, sodass man das Vorgehen rekonstruieren kann.
In Kurs42 gibt es zwei Möglichkeiten, diese Blockung zu importieren:
# Unter ''Import/Export'' --> ''Import der SAT-Solver-Ergebnisse'' alle Häkchen setzen und den Ordner ''B_00001_NEU_UTF8_BOM'' auswählen. Die Blockung ist importiert und kann z.B. unter ''Blocken'' --> ''Automatisch Blocken'' eingesehen und bearbeitet werden.
# Unter ''Datei'' --> ''Neue Blockung aus Textdatei'' wird der o.g. Ordner gewählt, alle Häkchen gesetzt und importiert.
Das zweite Vorgehen hat den Vorteil, dass man nicht versehentlich eine bestehende Blockung überschreibt und so die frisch importierte Blockung unter einem eigenen Namen speichern kann.

=== Jahrgänge Blocken ===
Die hier vorgestellten Regeln sind nur Beispiele einer Schule mit ihren jeweiligen schulspezifischen Anforderungen und können niemals 1:1 übernommen werden. Sie sollen Anregungen schaffen, wie man für seine Schule ein gutes Ergebnis erzielen kann. 


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'''Blockung der neuen EF mit Stamm-/Kerngruppen'''

In einem ersten Beispiel wird davon ausgegangen, dass die Schule in der EF quasi vierzügig ist und die Fächer Englisch, Mathe, Deutsch und Sport jeweils in der gleichen Zusammensetzung stattfinden sollen. Dazu werden folgende Regeln angewendet:
*Kurs#D-GK1#in Schiene#1
*Kurs#M-GK2#in Schiene#1
*Kurs#E5-GK3#in Schiene#1
*Kurs#SP-GK4#in Schiene#1

*Kurs#D-GK2#in Schiene#2
*Kurs#M-GK3#in Schiene#2
*Kurs#E5-GK4#in Schiene#2
*Kurs#SP-GK1#in Schiene#2

*Kurs#D-GK3#in Schiene#3
*Kurs#M-GK4#in Schiene#3
*Kurs#E5-GK1#in Schiene#3
*Kurs#SP-GK2#in Schiene#3

*Kurs#D-GK4#in Schiene#4
*Kurs#M-GK1#in Schiene#4
*Kurs#E5-GK2#in Schiene#4
*Kurs#SP-GK3#in Schiene#4


In einem zweiten Beispiel werden nur die Fächer D, E und M in Kerngruppen geblockt, die Verteilung im Stundenplanprogramm erfolgt erst später. Hierbei ist die Zügigkeit egal, da alle Kurse eines Faches in der Gleichen Schiene landen.

*Fach-Art#D;GK#allein in Schiene (SuS optimal)#1
*Fach-Art#E;GK#allein in Schiene (SuS optimal)#2
*Fach-Art#M;GK#allein in Schiene (SuS optimal)#3

Der Zusatz ''SuS optimal'' führt dazu, dass in allen Kursen eine möglichst gleiche Anzahl SuS sitzen.


Des Weiteren sollen alle Philosophie- und Religionskurse für mögliche Kurswechsler parallel liegen:

*Fach-Art#PL;GK#in Schiene (SuS optimal)#5
*Fach-Art#REL;GK#in Schiene (SuS optimal)#5


Eine Alternative hierzu wäre dieses Vorgehen:

*Kurs#REL-GK1#in Schiene#6
*Kurs#PL-GK1#in Schiene#6
*Kurs#REL-GK2#in Schiene#6
*Kurs#PL-GK2#in Schiene#5
*Kurs#REL-GK3#in Schiene#5

Dies führt dazu, dass in z.B. Schiene 5 auch ein anderer Kurs zusätzlich liegen kann. So gibt es mehr Spielraum und eine bessere Kursgrößendifferenz oder weniger Umwähler.


Der Mathe-Vertiefungskurs soll außerhalb der regulären Blockung liegen. Die vorliegende Schule bietet in der EF zwölf Kurse und zusätzlich einen Mathe-Vertiefungskurs als 13. Fach an.

*Fach-Art#VM;VTF#allein in Schiene#13


Manchmal bietet es sich auch an, die neueinsetzenden Fremdsprachen parallel zu setzen:

*Kurs#I0-GK1#unbedingt zusammen mit#S0-GK1


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'''Blockung der neuen Q1'''


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'''Blockung der Q2 (Zusatzkurse)'''

Zunächst müssen in Kurs42 ggf. Kurse verschmolzen und die Zusatzkurse eingerichtet werden. Die SuS haben AB3/AB4 festgelegt und beim Import aus LuPO wurde dies entsprechend mitübernommen. Dann besteht die grundsätzliche Schwierigkeit darin, die ZKs in die bestehende Blockung einzuarbeiten, ohne dass viele Schüler ihre Kurse wechseln müssen. Dazu gibt es mit Kurs42_to_CNF unterschiedliche Strategien. Zunächst wird die angepasste Blockungsdastei in Kurs42_to_CNF importiert.

''Strategie 1''

Beim Blockungsimport kann die Abfrage, ob alle Schüler/Kurse als Regeln fixiert weden sollen, bejaht werden.
* Fach-Art#SW;ZK#muss gewählt werden#-
* Fach-Art#GE;ZK#muss gewählt werden#-
Dies führt dazu, dass es keine Umwähler gibt, die den ZK nicht bekommen haben, da logischerweise der ZK Pflicht ist.
* Fixiere#Teilnehmer#der Kursart#AB4
* Fixiere#Teilnehmer#der Kursart#AB3
Dies führt dazu, dass die AB3/AB4-schüler definitiv in ihren bisherigen Kursen verbleiben, alle anderen können Kurse wechseln.
Dies lässt sich erweitern, wenn man z.B. nicht möchte, dass die Mathe-Kurse grundsätzlich nicht angetastet wedern sollen:
* Fixiere#Teilnehmer#der Kursart#M
Nun kann man zusätzlich einschränken, wie viele Kursewechsel es geben darf und zwar mit diesen Regeln:
*SchülerIn#...#hat definitiv Fach-Art#...", praktisch um Laufbahnen zu gewährleisten.
*Fixiere#max. Kurswechsel (Summe aller SuS)#...#-, Beispiel: "Fixiere#max. Kurswechsel (Summe aller SuS)#101#-
*Fixiere#max. Kurswechsel (je SchülerIn)#...#-", Beispiel: "Fixiere#max. Kurswechsel (je SchülerIn)#2#-"
*Fixiere#max. Kurswechsel (bestimmte SchülerIn)#...#...", Beispiel: "Fixiere#max. Kurswechsel (bestimmte SchülerIn)#Mustermann;Max;01.01.2001;3#1
*Fixiere#max. Abitur-Kurswechsel (Summe aller SuS)#...#-, Beispiel: "Fixiere#max. Abitur-Kurswechsel (Summe aller SuS)#76#-
*Fixiere#max. Abitur-Kurswechsel (je SchülerIn)#...#-, Beispiel: "Fixiere#max. Abitur-Kurswechsel (je SchülerIn)#1#-
*Fixiere#max. Abitur-Kurswechsel (bestimmte SchülerIn)#...#..., Beispiel: "Fixiere#max. Abitur-Kurswechsel (bestimmte SchülerIn)#Musterfrau;Maren;01.01.2001;4#1

Eine Auflistung der Kurswechsler liefert das Ausgabefenster unten rechts.
Format:
Nachname;Vorname;01.01.2000;3;3;E-GK1#E-GK3#GKS;EK-GK1#EK-GK2#GKM;?#PL-GK1#GKM
Dabei gilt:
Nachname;Vorname;01.01.2000;Geschlecht;Anzahl Kurswechsel;alter Kurs#neuer Kurs#Kursart

Ist dabei (wie im Beispiel) ein ? aufgeführt, gab es dort noch keine Kurszuordnung (Zusatzkurse GE/SW) oder der Kurs existiert nicht mehr (nach Zusammenlegung "aus 2 mach 1"). Dort gibt es ja zwangsweise einen neuen Kurs. Diese Kurswechsel werden in der Auflistung (Ergebnis....txt) zwar gezählt, aber nicht im Rahmen der Regel gezählt. Dort wird die Begrenzung für die ECHTEN Kurswechsel festgelegt.

Wichtig ist dabei, dass den neuen Kursen (Zusatzkursen) noch keine Schüler zugewiesen sind, ansonsten zählt er sie ja mit.


''Strategie 2''

Beim Blockungsimport kann die Abfrage, ob alle Schüler/Kurse als Regeln fixiert weden sollen, bejaht werden.
...


''Strategie 3''
In der Regel geht es beim Blocken der ZKs in bestehende Schienen nicht ohne Umwahlen. Man gehe wie folgt vor.

In Kurs42 lade man aus LuPO die Kurswahlen der Q2 in die zuvor hochgesetzt Kurs42 Blockung der Q1 und richte dann ZKs ein, ohne sie ins Blockungsraster zu setzen. 

Danach wird die Blockung in Textdateien exportiert und in CNF importiert. Dann werden für alle GK und LK die Kurse in Schienen und die Schüler in den Kursen fixiert (beim Import der Dateien wird die Abfrage bejaht). Nur die ZKs bleiben frei, also man nimmt die entsprechenden Regeln wieder raus. Dann fängt man mit kleiner Umwählerzahl an zu blocken. Bei UNSAT erhöht man sie um eins, bis man eine Lösung findet.

Wenn man dabei auf eine "Handvoll" Umwähler kommt, geht das Ganze zurück nach Kurs42 und man macht die restlichen Anpassungen von Hand. Sind es zu viele, kann man alle Schüler mit GKM zur Umverteilung freigeben und fängt wieder bei 0 Umwählern an.

=== Strategien und weitere Tipps ===
'''Blockungsergebnis optimieren'''

Das oben angedeutete Vorgehen, zunächst die Umwähler auf 0 zu setzen und die Kursgrößendifferenz sehr hoch, hat den Vorteil, das man relativ schnell zu einem Ergebnis kommt. Wenn dieses Vorgehen zunächst ''UNSAT'' liefert, setzt man die Umwähler solange um 1 rauf, bis man die Mindestzahl an Umwählern ermittelt hat. Nun muss die Kursgrößendifferenz noch verringert werden.

''Kursfixierungen in %''

...

''Schülerfixierungen in %''

...

''Auto-Optimierung''

Sobald man eine Lösung gefunden hat (z.B. mit GK-Kursdifferenz 20). Es gibt einen Button, der automatisch (je nach Einstellung) mehrere parallele Berechnungen startet und dabei versucht, die GK-Kursdifferenz auf 19 zu verbessern. Wird eine Lösung gefunden, ist das Ziel die nächstkleinere GK-Kursdifferenz. Die Berechnung stoppt, wenn 100 verschiedene Szenarien nicht zum Erfolg führten oder eine optimale GK-Kursdifferenz gefunden wurde.
Es bietet sich an, durchaus 8 Rechnungen gleichzeitg laufen zu lassen, dies hängt vom CPU (der Anzahl der Kerne) ab (siehe ''Technische Fragen'')
PS: Wenn die Auto-Berechnung abbricht, dann nur, wenn KD1 (GK-Kursdifferenz von 1) gefunden wurde oder eine Reduzierung der Differenz (beweisbar) nicht möglich ist. Es ist manchmal sehr schwer zu erkennen, warum eine weitere Reduzierung nicht möglich ist. In dem Fall würde ich empfehlen in der Liste der Kurse - die nach Kursdifferenz sortiert sind - nach der Fach-Art zu suchen, welche die höchste Kursdifferenz hat.


'''Vorhandene Blockungen erneut öffnen'''

Eine z.B. mit Kurs42_to_CNF gerechnete Blockung laden, um sie z.B. mit der Autooptimierung zu verbessern:
*Import in CNF
*Abfrage "Alle Schüler/Kurse fixieren" bejahen
*Weite Einstellungen wählen
*Berechnen
*Das Ergebnis ist die bisherige Blockung, die nun weiter optimiert werden kann

Falls in Kurs42 schon geblockt wurde und diese Blockung (teilweise) bei Kurs42_to_CNF unangestatet bleiben soll, gibt es z.B. folgende Regel:
*Fixiere#Schiene und Teilnehmer#aller#LKs
*In diesem Beispiel wurden die LKs schon geblockt und werden nun in Kurs42_to_CNF nicht angetastet.


'''Tipps zum Umgang mit Ordner- und Dateinamen'''

Im Laufe des Blockungsvorgangs können, z.B. durch den Optimierungsvorgang, sehr viele Ergebnisse und damit sehr viele Unterordner entstehen. Es bietet sich an, die nicht benötigten immer wieder zu löschen und den Ordner mit einem guten Ergebniss umzubenennen und dabei einheitlich vorzugehen, z.B.
*5SG_4UW_3KGD_SWnichtparallel
bedeutet, dieses Egebnis enthält 5 Stammgruppen, 4 Umwähler, eine Kursgrößendifferenz von 3 und die SoWi-Kurse liegen nicht parallel. Beim Import in Kurs könnte man diese Blockung unter gleichlautendem Namen abspeichern.

'''Kurzerhand unterschiedliche Kurszahlen vergleichen'''

Wenn es z.B. unklar ist, ob zwei oder drei Deutsch-Grundkurse eingerichtet werden können und man als Entscheidungshilfe beide Blockungsvarianten vergleichen möchte, könnte man entweder
# mit Kurs42 zwei Blockungen erstellen, einmal mit drei und einmal mit vier Grundkursen, diese jeweils exportieren und mit Kurs42_to_CNF blocken oder
# man erstellt in Kurs42 eine Blockung mit der höhere Kursanzahl (also drei), blockt diese in CNF und zum Vergleichen wendet man die Regel ''Kurs#D-GK3#max. SuS (ignoriert Kursdifferenzen)#0'' an. So steht der dritte Deutschkurs nicht zur Verfügung.


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'''Weitere Tipps'''
Bitte bei der Verwendung des Programms und der Anwendung der Regeln Fixierungen vermeiden!


'''Beispiel 1: Sie wollen, dass alle Deutsch-Kurse in Schiene 1 sind --> fixieren'''
Fach-Art#D;GK#allein in Schiene (SuS optimal)#1
'''Beispiel 2: Sie wollen, dass ER-GK1 und ER-GK2 nicht zusammen sind, da es nur eine Lehrkraft gibt''' --> nicht fixieren, sondern
* Kurs#ER-GK1#niemals zusammen mit#ER-GK2
oder besser
* Fach-Art#ER;GK#maximale Anzahl pro Schiene#1
'''Beispiel 3: Sie wollen alle Religionskurse in einer Schiene, aber keine anderen Kurse --> fixieren'''
*Kurs#ER-GK1#in Schiene#6
*Kurs#ER-GK2#in Schiene#6
*Kurs#KR-GK1#in Schiene#6
*Kurs#PL-GK1#in Schiene#6
*Schiene#6#max. Kursanzahl#4
oder besser die zwei ER-Zeilen ersetzen durch:
*Fach-Art#ER;GK#in Schiene (SuS optimal)#6
'''Beispiel 4: Sie wollen, dass bestimmte Kurse zusammen sind''' --> auf gar keinen Fall fixieren, sie nehmen sich potentielle Kombinationsmöglichkeiten, wenn Sie die Schiene festlegen, sondern:
*Kurs#S0-GK1#unbedingt zusammen mit#L0-GK1
*Kurs#S0-GK1#unbedingt zusammen mit#F0-GK1
*Kurs#S0-GK1#unbedingt zusammen mit#S8-GK1
'''Beispiel 5: Sie wollen, dass bestimmte Kurse nicht zusammen sind,''' z.B. weil ein Lehrer ggf. den zweiten Kurs übernehmen soll --> auf gar keinen Fall fixieren, sondern:
*Kurs#MU-GK1#niemals zusammen mit#IF-GK1
'''Beispiel 6: Sie wollen die LKs so setzen wie besprochen mit den KOOP-Schulen und LKs sollen getrennt werden von den GKs'''. --> fixieren:
*LKs allein von Schiene#1#bis Schiene#2
*Kurs#M-LK1#in Schiene#1
*Kurs#D-LK1#in Schiene#1
*Kurs#E5-LK1#in Schiene#1
*Schiene#1#max. Kursanzahl#3
(andere LKs dadurch automatisch in Schiene 2)

=== Best Practice-Beispiele ===
...


=== Technische Fragen ===
'''Was sind Threads?'''


=== Video-Tutorials ===

'''[https://youtu.be/pBNSYI91eKc Video-Tutorial #1]:'''

1) Vorbereitung in Kurs42 - Export der Blockung in Textdateien

2) Grundeinstellungen in Kurs42_To_CNF

3) Rechnungen durchführen

4) Re-Import der Daten in Kurs42