SISTEM SIMULASI PENJADWALAN KULIAH DENGAN MENGGUNAKAN ALGORITMA GENETIK SKRIPSI

SISTEM SIMULASI PENJADWALAN KULIAH DENGAN MENGGUNAKAN ALGORITMA GENETIK SKRIPSI REYNOLD LUMBAN TOBING 050803027 DEPARTEMEN MATEMATIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

SISTEM SIMULASI PENJADWALAN KULIAH DENGAN MENGGUNAKAN ALGORITMA GENETIKA SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains REYNOLD LUMBAN TOBING 050803027 DEPARTEMEN MATEMATIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

ii PERSETUJUAN Judul : SISTEM SIMULASI PENJADWALAN KULIAH DENGAN MENGGUNAKAN ALGORITMA GENETIK Kategori : SKRIPSI Nomor Induk Mahasiswa : 050803027 Program Studi : SARJANA (S1) MATEMATIKA Departemen : MATEMATIKA Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Komisi Pembimbing : Diluluskan di Medan, Januari 2010 Pembimbing 2 Pembimbing 1 Syahriol Sitorus, S.Si, M.IT Drs. Sawaluddin, M.IT NIP. 19710310 199703 1 004 NIP. 19591231 199802 1 001 Diketahui/ Disetujui oleh Departemen Matematika FMIPA USU Dr. Saib Suwilo, M.Sc. NIP. 19640109 198803 1 004

iii PERNYATAAN SISTEM SIMULASI PENJADWALAN KULIAH DENGAN MENGGUNAKAN ALGORITMA GENETIK SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, Januari 2010 REYNOLD LUMBAN TOBING 050803027

iv PENGHARGAAN Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yesus Kristus atas semua yang telah diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan tulisan ini. Terpujilah Tuhan. Ucapan terimakasih saya sampaikan kepada Drs. Sawaluddin, M.IT dan Syahriol Sitorus, S.Si, M.IT selaku pembimbing pada penyelesaian skripsi ini yang telah memberikan panduan kepada penulis dalam menyelesaikan tulisan ini. Kepada prof. Dr. Herman Mawengkang dan Drs. James P. Marbun, M.Kom selaku dosen penguji. Ucapan terimakasih juga penulis tujukan kepada Ketua dan Sekretaris Departemen Matematika FMIPA USU Dr. Saib Suwilo, M.Sc dan Drs. Henry Rani Sitepu, M.Si, kepada Dra. Normalina Napitupulu, M.Sc selaku dosen pengajar Algoritma Genetik yang telah memberikan masukan untuk penyelesaian tulisan ini serta seluruh Dosen dan staf pengajar Departemen Matematika FMIPA USU. Terima kasih yang teristimewa buat orang tua penulis, Ayahanda D. Lumban Tobing dan Ibunda T. br Sinaga yang penuh kasih sayang dan merupakan kekuatan penulis dalam setiap langkah kecil penulis dan telah mendidik penulis selama ini, juga kepada Adinda Alberd Lumban Tobing dan Anggita Christiara Lumban Tobing yang selama ini menjadi motivasi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini beserta segenap keluarga yang telah banyak memberikan motivasi dan nasehat kepada saya. Terima kasih juga kepada rekanrekan medanlinux Community Wardi, S.Si, Erwin Sitanggang, S.Kom, Muhfi Asbin Sagala, Irwan Daniel, Palti Pandiangan, S.Kom dkk, kawan-kawan Open Solaris User Grup Medan Ainul Hizriadi, Jogi Silalhi dkk, dan kawan-kawan di Webmedia Training Center Eko Purwanto, Speedy Learning Center Divi Handoko, teman-teman Cisco Networking Academy Masril, Ali Asman, Ichsan Hakim, semua Management dan semua ruang lingkup kerja PESADA Dina Lumbantobing, Berliana Purba, Vitri Siregar, Juni Ribka dkk, kawan-kawan di BPC dan PK GMKI FMIPA USU Medan, juga kepada teman-teman seperjuangan di Matematika (Golden Generation) stambuk 2005 terkhusus sahabat penulis Meilinda Siahaan di Matematika bidang Komputasi 2005, Wenny Helena Simamora dan Zivora Veronika Sihombing, tidak lupa temanteman kost Doli Sipahutar, Efraim Parapat, Vanal Simamora, dan Dedi Lumban Tobing dan semua yang tidak dapat disebutkan satu-persatu yang mau membantu penulis baik dalam waktu, tenaga dan pemikiran dalam pengerjaan skripsi ini. Akhirnya, terima kasih buat semua yang telah memberi dukungan kepada penulis. Tuhan memberkati.

v ABSTRAK Penjadwalan kegiatan kuliah dalam suatu kampus adalah hal yang rumit. Permasalahan yang sering disebut dengan University Timetabling Problems (UTP) ini, selain dilihat dari sisi mahasiswa juga harus dilihat dari sisi dosen, yaitu kemungkinan-kemungkinan dosen akan mengajar lebih dari satu mata kuliah yang ada. Sebab ada kemungkinan jumlah mata kuliah dan jumlah dosen tidak sebanding, sehingga harus dipikirkan juga solusi agar dosen tidak mengampu dua mata kuliah berbeda pada hari dan jam yang sama. Selain itu, harus dipertimbangkan juga ketersediaan kelas sehingga kegiatan belajar dapat dilaksanakan. Tulisan ini membahas tentang salah satu metode simulasi yang dapat digunakan untuk menyelesaikan permasalahan tersebut, yaitu dengan menggunakan pendekatan Algoritma Genetik yang merupakan pendekatan komputasional untuk menyelesaikan masalah yang dimodelkan dengan proses evolusi biologis.

vi UNIVERSITY TIMETABLING SIMULATION SYSTEM WITH GENETIC ALGORITHM ABSTRACT Studying activity scheduling in a college is a very complicated thing. Problems which is commonly called University Timetabling Problems (UTP), not only seen from the student s view but also from the lecturer that there are some possibilities the lecturers would teach more than one subject. Because the number of subjects and lecturers may be not comparable, so we have to think about the way out that the lecturer will not teach the different subject at the same time and the same day. Besides that, the avability of study rooms must be considered so the study activity can be done. This minithesis examines about one of the simulation methods which can be used to solve the problem by using Genetic Algorithm approach. This also means a computational approaching which can be used to solve the problem using a evolution biological process as a sample.

vii DAFTAR ISI Halaman Persetujuan ii Pernyataan iii Penghargaan iv Abstrak v Abstract vi Daftar Isi vii Daftar Tabel ix Daftar Gambar xi Bab 1 PENDAHULUAN 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Perumusan Masalah 3 1.3 Pembatasan Masalah 3 1.4 Tujuan Penelitian 4 1.5 Tinjauan Pustaka 4 1.6 Manfaat Penelitian 5 1.7 Diagram Konsepsi 5 1.8 Metodologi Penelitian 6 Bab 2 LANDASAN TEORI 9 2.1 Pengertian Algoritma Genetik 9 2.2 Struktur Umum Algoritma Genetik 10 2.3 Pengkodean 13 2.4 Operator Genetik 14 2.4.1 Seleksi 15 2.4.2 Crossover 16 2.4.3 Mutasi 17 2.4.4 Parameter Genetik 20 2.5 Uraian Singkat Java 2 Standard Edition 21 2.5.1 Mengenal Java 2 Standard Edition 21 2.5.1.1 Java 2 Software Development Kit 22 2.5.1.2 Pemrograman Berorientasi Objek 23 2.5.2 Java Class - Library 24 2.5.3 Komponen dan Tipe Data dalam J2SE 25 2.5.3.1 Keyword dalam Java 25 2.5.3.2 Tipe Data dalam Java 26 Bab 3 PEMBAHASAN 27 3.1 Analisis 27 3.1.1 Identifikasi Masalah 27 3.1.2 Analisis Algoritma Genetik Pada Penjadwalan 28 3.1.2.1 Membangun Populasi Awal 29

viii 3.1.2.2 Evaluasi Penalty Kromosom 31 3.1.2.3 Proses Regenerasi 32 3.1.2.4 Pengujian 33 3.1.3 Mapping Algoritma Genetik 33 3.1.4 Aliran Informasi 39 3.1.4.1 Context Diagram 39 3.1.4.2 Data Flow Diagram (DFD) Level 0 39 3.1.4.3 Data Flow Diagram (DFD) Level 1 40 3.1.5 Pemodelan Data 44 3.2 Perancangan 47 3.2.1 Lingkungan Imlementasi 47 3.2.2 Perancangan Antarmuka 47 3.2.3 Perancangan Proses 49 Bab 4 PERANCANGAN SISTEM 59 4.1 Hasil Perancangan Sistem 59 4.2 Hasil Algoritma Genetik 64 4.3 Evaluasi Algoritma Genetik 65 Bab 5 KESIMPULAN DAN SARAN 66 5.1 Kesimpulan 66 5.2 Saran 67 DAFTAR PUSTAKA 68 LAMPIRAN A. LISTING PROGRAM FORM STARTUP 70 LAMPIRAN B. LISTING PROGRAM FORM UTAMA 76

ix DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Contoh Crossover 1-titik 16 Tabel 2.2 Contoh Crossover 2-titik 17 Tabel 2.3 Contoh Crossover seragam 17 Tabel 2.4 Contoh Mutasi pada pengkodean biner 18 Tabel 2.5 Contoh Mutasi pada pengkodean permutasi 18 Tabel 2.6 Tabel Package yang terdapat dalam J2SE 24 Tabel 2.7 Keyword dalam Java 25 Tabel 2.8 Tipe Data dalam Java 26 Tabel 3.1 Matriks Dosen Pengajar Available 30 Tabel 3.2 Matriks Kelas Mata Kuliah 30 Tabel 3.3 Matriks Ruang Available 30 Tabel 3.4 Bobot Penalty Setiap Golongan Penalty 32 Tabel 3.5 Bobot Penalty Setiap Prioritas 32 Tabel 3.6 Deskripsi Proses Pendataan Jurusan 50 Tabel 3.7 Deskripsi Proses Pendataan Kelas 50 Tabel 3.8 Deskripsi Proses Setting Tahun Jadwal 50 Tabel 3.9 Deskripsi Proses Penentuan Durasi Kuliah 51 Tabel 3.10 Deskripsi Proses Pendataan Mata Kuliah 51 Tabel 3.11 Deskripsi Proses Penempatan Mata Kuliah 51 Tabel 3.12 Deskripsi Proses Penentuan Hari Kuliah 52 Tabel 3.13 Deskripsi Proses Penentuan Jam Kuliah 52 Tabel 3.14 Deskripsi Proses Waktu Not Available 52 Tabel 3.15 Deskripsi Proses Pendataan Ruang Kuliah 53 Tabel 3.16 Deskripsi Proses Waktu Ruang Not Available 53 Tabel 3.17 Deskripsi Proses Pendataan Dosen 53 Tabel 3.18 Deskripsi Proses Penempatan Dosen 53 Tabel 3.19 Deskripsi Proses Waktu Dosen Not Available 54 Tabel 3.20 Deskripsi Proses Penyusunan Jadwal 54 Tabel 3.21 Deskripsi Data Jurusan 55 Tabel 3.22 Deskripsi Data Kelas 55 Tabel 3.23 Deskripsi Data Dosen 55 Tabel 3.24 Deskripsi Data Pengajar 55 Tabel 3.25 Deskripsi Data Not_Dosen 56 Tabel 3.26 Deskripsi Data Mata Kuliah 56 Tabel 3.27 Deskripsi Data dt_matakuliah 56 Tabel 3.28 Deskripsi Data SKS 56 Tabel 3.29 Deskripsi Data Kuliah 56 Tabel 3.30 Deskripsi Data Hari 57 Tabel 3.31 Deskripsi Data Jam 57 Tabel 3.32 Deskripsi Data Not_Hari 57 Tabel 3.33 Deskripsi Data Ruang 57 Tabel 3.34 Deskripsi Data Not_Ruang 57

x Tabel 3.35 Deskripsi Data Jadwal GA 58 Tabel 3.36 Deskripsi Data Tahun 58

xi DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.1 Diagram Konsepsi 5 Gambar 2.1 Diagram Alir Algoritma Genetik 11 Gambar 2.2 Tool-Tool Dasar JDK 23 Gambar 3.1 Algoritma Penyelesaian Jadwal Kuliah 31 Gambar 3.2 Algoritma Penjadwalan Kuliah 34 Gambar 3.3 Ilustrasi Pointer Penjadwalan Kuliah 36 Gambar 3.4 Persilangan Individu 38 Gambar 3.5 Mutasi Individu 38 Gambar 3.6 Context Diagram 39 Gambar 3.7 Data Flow Diagram (DFD) Level 0 40 Gambar 3.8 DFD Level 1 Proses Pendataan Kelas dan Jurusan 41 Gambar 3.9 DFD Level 1 Proses 2 Pendataan Kurikulum 41 Gambar 3.10 DFD Level 1 Proses 3 Waktu Perkuliahan 42 Gambar 3.11 DFD Level 1 Proses 4 Pendataan Ruang Kuliah 42 Gambar 3.12 DFD Level 1 Proses 5 Pendataan Pengajar 43 Gambar 3.13 DFD Level 1 Proses 6 Penyusunan Jadwal Kuliah 43 Gambar 3.14 Entity Relationship Database (ERD) 45 Gambar 3.15 Skema Diagram 46 Gambar 3.16 Diagram Alir Program Simulasi Penjadwalan Kuliah 48 Gambar 3.17 Flowchart Program Simulasi Penjadwalan Kuliah 49 Gambar 4.1 Menjalankan Program dari Konsole Linux 59 Gambar 4.2 Halaman Startup dan Konfigurasi 60 Gambar 4.3 Form Utama 60 Gambar 4.4 Form Simulasi Jadwal berdasarkan Personal 61 Gambar 4.5 Form Simulasi Jadwal berdasarkan Mata Kuliah 62 Gambar 4.6 Form Simulasi Jadwal berdasarkan Ruangan 62 Gambar 4.7 Form Simulasi Jadwal dengan Algoritma Genetik 63 Gambar 4.8 Form Simulasi Jadwal dengan Algoritma Genetika untuk Hasil Capaian 100% 63 Gambar 4.9 Form Result Simulasi Jadwal 64

Terima Kasih Tuhan buat berkatmu yang selalu menyertai disetiap langkahku hingga pada saat ini, Tulisan ini adalah karunia besar dari TanganMu. Skripsi ini kupersembahkan teristimewa untuk Ayahanda dan Ibunda tercinta yang selalu ada di hati dan di setiap langkah kecilku dan Adek-adekku tersayang Alberd Lumban Tobing dan Anggita Christiara Lumban Tobing Januari 2010 Reynold Lumban Tobing