Órarendkészítő kézikönyv

01 Mit csinál a rendszer

Egy szöveges tantárgyfelosztásból automatikusan előállít egy teljes, ütközésmentes heti órarendet, és megjeleníti böngészőben.

A bemenet egy Python-fájl, amelyben felsorolod, hogy melyik tanár melyik osztálynak hány órát tanít, milyen teremben, és milyen megkötésekkel. A program ebből kiszámol egy olyan órarendet, amelyben egyszerre teljesül minden kötelező szabály:

• egy tanár egyszerre csak egy helyen tanít,
• egy osztálynak egyszerre csak egy órája van,
• egy teremben egyszerre csak egy óra folyik,
• minden tantárgyból pontosan annyi óra van, amennyi elő van írva,
• az osztályok napja az 1. órán kezdődik és nincs benne lyukasóra.

A kimenet egyetlen orarend.html fájl, amit bármelyik böngésző megnyit — internet és telepített program nélkül is. Ebben osztály, tanár és terem szerinti nézetek, szabad termek kimutatás, statisztika és PDF-export található.

02 A modell: CP-SAT

Korlátozás-programozás (constraint programming), nem táblázatkezelés és nem mesterséges intelligencia.

A rendszer a Google OR-Tools csomag CP-SAT nevű megoldóját használja. A CP-SAT egy úgynevezett constraint solver: megadsz neki ismeretlen döntéseket és a rájuk vonatkozó szabályokat, ő pedig megkeresi azt a beállítást, amely minden szabálynak megfelel.

Hogyan lesz az órarendből matematika

Minden lehetséges „óra elhelyezés" egy igen/nem döntés. Például:

Egy közepes iskolánál ez nagyjából 10–15 ezer ilyen döntés. A szabályok ezekre vonatkozó egyenlőtlenségek. Néhány példa, ahogy a program megfogalmazza őket:

Miért ez a megközelítés

• Bizonyított helyesség. Ha megoldást ad, az minden kötelező szabálynak megfelel. Ha nincs megoldás, azt is megmondja — nem hallgat el ütközést.
• Optimalizál is. A kötelező szabályokon túl a „lehetőleg" típusú kívánságokat (lyukasórák száma, osztályfőnöki a nap végén) pontozza, és a legjobb összpontszámú órarendet keresi.
• Ingyenes és nyílt forráskódú. Nincs licencdíj, nincs felhő, nincs adatküldés — minden a saját gépen fut.

03 Telepítés üres gépre

Windows gépen, ahol semmi nincs telepítve. Kb. 10 perc, internetkapcsolat szükséges (csak a telepítéshez).

1. Python telepítése

   Töltsd le a legfrissebb Python 3 telepítőt a hivatalos oldalról:

   https://www.python.org/downloads/

   A legfontosabb lépés

   A telepítő első képernyőjén pipáld be az „Add python.exe to PATH" jelölőnégyzetet, és csak utána kattints az Install Now gombra. Enélkül a későbbi parancsok nem fognak működni, és újra kell telepíteni.

   Ellenőrzés: nyiss egy parancssort (Windows gomb → írd be: cmd → Enter), és gépeld be:

   python --version

   Ha kiírja a verziót (pl. Python 3.13.1), kész vagy.

2. Az OR-Tools csomag telepítése

   Ugyanabban a parancssorban:

   pip install ortools

   Ez letölti a megoldómotort (kb. 100 MB). Egyszer kell megcsinálni. Hivatalos oldal: developers.google.com/optimization

   Ellenőrzés:

   python -c "from ortools.sat.python import cp_model; print('OK')"

   Ha kiírja, hogy OK, a motor működik.

3. Böngésző

   Az elkészült órarend megnyitásához és a PDF-exporthoz. A Windowsban lévő Edge is megfelel, de a Chrome és a Firefox is jó. Más nem kell — az órarend nem igényel internetet.

4. Szövegszerkesztő ajánlott

   A Python-fájl szerkesztéséhez. A Jegyzettömb is működik, de kényelmesebb:

   • Notepad++ — egyszerű, gyors
   • Visual Studio Code — több segítség, hibajelzés
   Word nem jó

   A Python-fájlt soha ne szerkeszd Wordben vagy más szövegszerkesztőben — az elrontja a formázást (idézőjelek, behúzás), és a program nem fog elindulni.

Ha nincs internet a célgépen

Egy internetes gépen töltsd le a csomagot, másold át pendrive-on, majd a célgépen:

04 A mappa tartalma

Minden fájl ugyanabba a mappába kerül. Ez a mappa bárhol lehet (asztal, dokumentumok) — csak együtt maradjanak.

05 A Python-fájl felépítése

A fájl számozott blokkokból áll. Neked jellemzően csak az 1–8. blokkot kell átírni; a 9–12. blokk az általános logika, ami minden iskolánál ugyanaz.

06 Saját adatok megadása

Az alábbi példákban minden név kitalált sablonnév — cseréld le a saját iskolád adataira.

Osztályok és tantermek

Az osztályokat rövid kóddal adjuk meg (a pont nélkül), a termeket szintén:

# Osztalyok: az "5a" a megjelenitesben "5.a" lesz
CLASSES = ["5a", "5b", "6a", "6b",
           "7a", "7b", "8a", "8b"]

# Tantermek: rovid kod -> megjeleno nev
ROOMS = {
    "MAGY": "Magyar terem",
    "MAT":  "Matematika terem",
    "TORI": "Történelem terem",
    "LAB":  "Kémia/Fizika labor",
    "INF":  "Informatika terem",
    "TORNA":"Tornaterem",
}

Tantárgyfelosztás — a leggyakoribb sor

Minden tanár minden osztályához egy sor. A jelentése: ki, melyik osztálynak, mit, hány órában, melyik teremben.

# Tortenelem - Tori Teri, a tortenelem teremben
for k, h in [("5a", 2), ("5b", 2), ("6a", 2), ("6b", 2)]:
    add_course("Töri Teri", k, "Történelem", h, "TORI")

# Matematika - Matek Mate, heti 4 ora, de 7. oran nem lehet
for k in ["7a", "7b", "8a", "8b"]:
    add_course("Matek Máté", k, "Matematika", 4, "MAT",
               periods=NO_SEVENTH)

# Angol - Angol Anna, csak hetfon, szerdan es penteken tanit
for k in ["5a", "5b", "6a"]:
    add_course("Angol Anna", k, "Angol", 3, "NYELV",
               days={PON, SRE, PET})

A napok rövidítése: PON hétfő, UTO kedd, SRE szerda, CET csütörtök, PET péntek.

Duplaóra

Ha egy tantárgy két órája egymás után kell, hogy menjen:

# Rajz Rozsa: az 5. evfolyamon duplaora, a rajzteremben
for k in ["5a", "5b"]:
    add_double_course("Rajz Rózsa", k, "Rajz", "RAJZ",
                      {PON, SRE, PET},          # mely napokon
                      [(1,2),(2,3),(3,4),(4,5),(5,6),(6,7)])

Összevont testnevelés

Ha két osztály együtt tornázik (fiúk–lányok bontásban, két tanárral):

PE_TEACHERS = ["Torna Tamás", "Torna Tibor"]

# (osztalypar, heti oraszam) - a ket tanar egyszerre tartja
PE_COMBINED = [(("5a", "5b"), 3),
               (("6a", "6b"), 3),
               (("7a", "7b"), 3)]

# Egy tanar egyedul tartja (nincs osszevonas)
PE_SOLO = [("8a", 2), ("8b", 2)]

Csoportbontás (technika / informatika)

Ha egy osztály két csoportra oszlik és a két tantárgy párhuzamosan megy:

# Ezek az osztalyok csoportra bomlanak (A csoport info, B csoport technika)
BIG_TI = ["5a", "5b"]

# Ezeknel nincs bontas: kulon technika-duplaora + kulon 1 informatika ora
SMALL_TI = ["6a", "6b", "7a", "7b", "8a", "8b"]

TECH_TEACHER = {"5a": "Techi Tibor", "5b": "Techi Tibor"}

Osztályfőnöki órák

# osztaly: (osztalyfonok, mely termekben lehet)
OF = {
    "5a": ("Töri Teri",   ["TORI"]),
    "5b": ("Matek Máté", ["MAT"]),
    "6a": ("Bio Bence",  ["BIO", "KONYV"]),   # tobb lehetoseg
}

# Kotott idopontok: osztaly -> (nap, ora)
OF_FIXED = {"5a": (PON, 7)}      # 5.a: hetfo 7. ora

Ha egy osztályfőnöki óra sehogy sem fér be, be lehet tenni 0. órára (a tanítás előtti sávba) — a program erre külön lehetőséget ad.

Tanári alapszabályok és kivételek

# Alapszabaly: mindenkinek max 1 lyukasoraja (szuloi fogadoora)
# es max 1 hetedik oraja lehet. Az alabbi szotarakban adhatok a kivetelek.

SEVENTH_CAP_OVERRIDE = {
    "Torna Tamás": 2,        # neki 2 hetedik ora is lehet
    "Rajz Rózsa":  2,
    "Info Ivett":  0,        # neki egyaltalan nincs 7. oraja
}

# Ki melyik napon NEM tanit (a tobbi napon kotelezoen igen)
DAY_OFF = {
    "Német Nóra": {UTO, CET},      # kedden es csutortokon nincs
    "Hittan Hanna": {PON, UTO, CET, PET},  # csak szerdan
}

# Kivetel a "naponta legalabb 2 ora" szabaly alol
ONE_LESSON_DAY_OK = {
    "Német Nóra": {PET},    # penteken 1 ora is eleg
}

Egyedi kérések

A 8. blokkban lehet egyedi megkötéseket megfogalmazni. Néhány minta:

# Fizika Feri penteken csak az elso harom oraban tanit
for e in out:
    if e["teacher"] == "Fizika Feri" and e["d"] == PET and e["p"] > 3:
        m.Add(e["v"] == 0)

# Zene Zoli hetfon a nap vegen tanit (4-7. ora)
for e in out:
    if e["teacher"] == "Zene Zoli" and e["d"] == PON and e["p"] < 4:
        m.Add(e["v"] == 0)

07 Feltételtípusok

Háromféleképpen lehet szabályt megfogalmazni. A választás dönti el, mi történik, ha a szabály nem tartható.

A harmadik forma a legbiztonságosabb ott, ahol nem vagy biztos benne, hogy a szabály egyáltalán teljesíthető. A program a futás végén kiírja, mely tanároknál nem sikerült betartani — így pontosan látod, hol kell engedni.

08 Futtatás

Dupla kattintás a futtat.bat fájlra.

A parancssori ablak megnyílik, és lépésenként kiírja, mi történik:

================================================
  Iskolai orarend generalasa (CP-SAT / OR-Tools)
================================================

Hasznalt Python parancs: py
Python 3.13.1

Orarend szamitasa... (ez akar 1-2 percig is eltarthat)

Megoldo statusz: OPTIMAL
Celfuggveny-ertek (buntetes): 148

=== SZABALY-ELLENORZES (max 1 lyukasora / max 1 hetedik ora) ===
  Lyukasora: MINDENKI betartja a szabalyt. :)
  7. ora: MINDENKI betartja a szabalyt. :)

--- ONELLENORZES ---
OK: nincs tagozati lyukasora.

Kesz: orarend.html

A futásidő az iskola méretétől és a szabályok szigorúságától függ: néhány másodperctől néhány percig. A felső korlát a fájlban állítható:

solver.parameters.max_time_in_seconds = 900   # 15 perc

Amikor kész, nyisd meg az orarend.html fájlt dupla kattintással.

09 Ha nincs megoldás

Az INFEASIBLE nem hiba a programban — azt jelenti, hogy az általad megadott kötelező szabályok egymásnak ellentmondanak.

A leggyakoribb okok

Hogyan találd meg a hibát

1. Nézd meg, mit írt ki a program — a hibaüzenet felsorolja, mely beállításokat érdemes lazítani.
2. Vedd ki az utoljára bevitt szabályt, és futtasd újra. Ha most megy, megvan a ludas.
3. Ha nem tudod, melyik a hibás: kapcsold ki egyszerre az összes egyedi megkötést (a 8. blokkot), és tedd vissza őket egyesével.
4. Számolj utána papíron: az adott tanár összes órája ≤ az engedélyezett időpontjai száma? Ez a leggyakoribb elszámolás.

10 Fordítás másik nyelvre

Kétnyelvű iskolákban a kész órarend átírható másik nyelvre — az órarend érintetlenül marad, csak a megjelenő szövegek cserélődnek.

A fordítóscript elején szótárak vannak a tanárnevekhez, tantárgyakhoz és termekhez. Ezeket futtatás előtt átnézed, és ahol kell, javítod:

TANAROK = {
    "Töri Teri":   "Teri Tori",
    "Matek Máté":  "Mate Matek",
}
TANTARGYAK = {
    "Történelem":  "Istorija",
    "Matematika":  "Matematika",
}
TANTERMEK = {
    "Történelem terem": "Kabinet istorije",
}

Futtatás után egy külön fájl keletkezik (pl. orarend_sr.html), az eredeti pedig megmarad. A script a végén kiírja, ha valamelyik névhez nem talált fordítást.

11 Linkek

Hivatalos források, ha mélyebbre szeretnél ásni.