决策支持系统第三章(2).ppt

第3章 决策支持系统 （2）1（2）部分内容）部分内容n3.2数据库系统数据库系统n3.3人机交互与问题综合系统人机交互与问题综合系统23.2 3.2 数据库系统数据库系统一、一、一、一、数据管理技术的发展数据管理技术的发展数据管理技术的发展数据管理技术的发展1.人工管理（人工管理（50年代中期）年代中期）n数据不保存数据不保存n没有数据管理软件没有数据管理软件2.文件系统（文件系统（60年代中期）年代中期）n数据管理软件数据管理软件文件管理系统文件管理系统n面向单个应用，冗余度大、独立性差面向单个应用，冗余度大、独立性差3.数据库系统（数据库系统（60年代后期开始）年代后期开始）n数据管理软件数据管理软件数据库管理系统数据库管理系统n面向组织，冗余度小、独立性好面向组织，冗余度小、独立性好3数据库系统一般由四部分组成：数据库系统一般由四部分组成：1、数据库（、数据库（DB）2、数据库管理系统（数据库管理系统（DBMS）3、数据库管理员数据库管理员 4、用户和应用程序、用户和应用程序数据库系统的数据库系统的核心核心是是数据库管理系统和数据库。数据库管理系统和数据库。一、数据库系统组成一、数据库系统组成4数据库系统组成结构图数据库系统组成结构图5二、数据库管理系统二、数据库管理系统 数据库管理系统有四项主要功能：数据库管理系统有四项主要功能：1、描述数据库、描述数据库 描述数据的逻辑结构、存储结构等。描述数据的逻辑结构、存储结构等。2、管理数据库、管理数据库 （1）控制数据库系统的运行；）控制数据库系统的运行；（2）控制用户的并发访问；）控制用户的并发访问；（3）进行数据检索、插入、删除和修改的操）进行数据检索、插入、删除和修改的操作；作；6数据库管理系统数据库管理系统3、维护数据库、维护数据库 （1）初始数据的装入；）初始数据的装入；（2）修改、更新数据库；）修改、更新数据库；（3）恢复故障的数据库；）恢复故障的数据库；4、数据通信、数据通信 完成数据的传输完成数据的传输7数据库语言数据库语言 数据库管理系统是通过数据库语言来实数据库管理系统是通过数据库语言来实现的。现的。1、数据描述语言（、数据描述语言（DDL）及其编译程序及其编译程序 用于描述数据库的数据结构。用于描述数据库的数据结构。2、数据操作语言（、数据操作语言（DML）及其编译程序及其编译程序 操作语言供用户存储、检索、修改数据库操作语言供用户存储、检索、修改数据库中的数据。中的数据。8 数据库应用系统的设计过程主要是：数据库应用系统的设计过程主要是：（1）系统需求分析）系统需求分析 （2）概念结构设计）概念结构设计 （3）逻辑结构设计）逻辑结构设计 （4）物理结构设计）物理结构设计三、数据库应用系统的设计和开发三、数据库应用系统的设计和开发9EEREER物理结构设计逻辑结构设计概念结构设计单用户视图ER图关系模型10（一）系统需求分析（一）系统需求分析 通过对用户的信息需求和处理需求的调查通过对用户的信息需求和处理需求的调查分析，得到系统所必须的需求信息。分析，得到系统所必须的需求信息。1、确定设计范围、确定设计范围 确定计算机能够处理的范围和内容。确定计算机能够处理的范围和内容。2、数据收集和分析、数据收集和分析 获得数据库设计所必须的数据信息。获得数据库设计所必须的数据信息。3、写出需求说明书、写出需求说明书 对应用系统需求分析建立文档资料，包括：系统目对应用系统需求分析建立文档资料，包括：系统目标、功能、性能、运行环境，及功能结构图、数据流标、功能、性能、运行环境，及功能结构图、数据流程图、数据字典等。程图、数据字典等。11（二）概念结构设计（二）概念结构设计数数据据分分析析单单用用户户视视图图设设计计多多用用户户视视图图集集成成视视图图分分析析与与修修改改概概念念结结构构模模型型12 E-R方法（实体联系方法）：由实体、联系、属性三个成份组成。（二）概念结构设计（续）（二）概念结构设计（续）姓名姓名性别性别子女子女工作工作工种工种工具工具使用使用职工职工nn111n用用E-R图进行用户视图设计图进行用户视图设计13（三）逻辑结构设计（三）逻辑结构设计 从从E-R图向关系模型转换：图向关系模型转换：一个实体对应一一个实体对应一个关系模型，实体的属性就是关系的属性。个关系模型，实体的属性就是关系的属性。两个实体间的联系两个实体间的联系 1：1联系：联系：在两个实体各自的关系模式中各在两个实体各自的关系模式中各增加一个对方实体编码属性项。增加一个对方实体编码属性项。例如：例如：教研室（教研室编号、主任编号、教研室名教研室（教研室编号、主任编号、教研室名.）主任（主任编号、教研室编号、姓名主任（主任编号、教研室编号、姓名.）14两个实体间的联系两个实体间的联系1：n的联系：的联系：在在n方实体的关系模式中增加对方实体的方实体的关系模式中增加对方实体的编码属性项。例如：编码属性项。例如：教研室（教研室编号、主任编号、教研室名教研室（教研室编号、主任编号、教研室名.）教员（教员号、教研室编号、姓名、年龄教员（教员号、教研室编号、姓名、年龄.）n：n的联系：的联系：除两个实体建立关系模式外，把除两个实体建立关系模式外，把“联系联系”也建立关系。也建立关系。学生（学生号、学生名学生（学生号、学生名.）E 课程（课程号、课程名课程（课程号、课程名.）E 选课（学生号、课程号、成绩）选课（学生号、课程号、成绩）R15（四）物理结构设计（四）物理结构设计设计数据在物理设备上的存储结构设计数据在物理设备上的存储结构1、存储记录、存储记录 包括：数据项、指针和记录开销。包括：数据项、指针和记录开销。2、访问路径、访问路径 建立数据项或数据项组合的索引。建立数据项或数据项组合的索引。3、记录实际存储、记录实际存储 对记录的聚类和划分，以及物理块大小对记录的聚类和划分，以及物理块大小的选择。的选择。16关系数据库的规范化设计关系数据库的规范化设计 1、数据依赖、数据依赖最常用的是函数依赖：最常用的是函数依赖：X的每一个具体值都有的每一个具体值都有Y唯一的具体值与之对应，则唯一的具体值与之对应，则称称Y函数依赖于函数依赖于X，或者或者X函数决定函数决定Y，表示为：表示为：XYY2 2、规范化设计方法规范化设计方法 一个关系模式满足某一个指定的约束，称一个关系模式满足某一个指定的约束，称此为特定范式的关系模式。此为特定范式的关系模式。关系数据库的规范化设计和开发关系数据库的规范化设计和开发17举例nS（供应商编号）供应商编号）QTY（发货量）发货量）关键词关键词 具体量值具体量值SQTY SQ(关系名)18范式范式n满足一定约束要求的关系模式的集合，满足一定约束要求的关系模式的集合，RnNFn1NF 2NF 3NF BCNF 4NF 5NF 19数据库查询数据库查询（一）数据库列查询（一）数据库列查询 1、查询指定的列；2、查询全部列；3、指定条件的查询（二）条件查询（二）条件查询 1、比较大小的查询 2、指定范围的查询 3、指定集合的查询 4、字符匹配的查询 5、设计控制的查询 6、多重条件的查询（三）组合查询（三）组合查询 多条件的任意组合查询。20数据项表达式的查询数据项表达式的查询数据项进行数值计算（表达式计算）的查询：数据项进行数值计算（表达式计算）的查询：（1）表达式的形式是任意变化的。）表达式的形式是任意变化的。（2）表达式的计算是临时进行的。）表达式的计算是临时进行的。需要专门编制程序来完成这种特殊的查询。需要专门编制程序来完成这种特殊的查询。编编制制这这种种查查询询程程序序需需要要利利用用编编译译技技术术，完完成成对对表表达式的识别和解释执行。达式的识别和解释执行。21表达式由中缀式变成后缀式AB+C*(A+B)*C#逆波兰式符号栈22实例 社社会会总总产产值值工工业业总总产产值值农农业业总总产产值值建建筑筑业业总总产产值运输邮电业总产值商业、饮食业总产值值运输邮电业总产值商业、饮食业总产值 固固定定资资产产投投资资效效果果（当当年年工工业业总总产产值值去去年年工工业业总总产值）产值）/当年固定资产投资额当年固定资产投资额 物耗率（社会总产值国民收入）物耗率（社会总产值国民收入）/社会总产值社会总产值 23四、数据库系统在四、数据库系统在DSS中的作用中的作用 1、数据是最基本的决策资源数据是最基本的决策资源 数据反映了事物在量值方面大小。数据反映了事物在量值方面大小。1）数据归约（分离、合并、聚集等）数据归约（分离、合并、聚集等）2）聚集值的数据细节）聚集值的数据细节 3）多重数据源的数据）多重数据源的数据 4）历史数据用于预测）历史数据用于预测 5）数据不同精度的查询）数据不同精度的查询24四、数据库系统在四、数据库系统在DSS中的作用中的作用2、数据是模型组合的基础、数据是模型组合的基础 每个数学模型都需要输入数据和计算结果的输出每个数学模型都需要输入数据和计算结果的输出数据。数据。对于一个较复杂的问题，要多个模型组合起来，对于一个较复杂的问题，要多个模型组合起来，共同辅助决策。模型之间的组合一般是通过数据来实共同辅助决策。模型之间的组合一般是通过数据来实现，即：现，即：一个模型的输出数据是另一个模型的输入数据，一个模型的输出数据是另一个模型的输入数据，或者是一个模型输出数据经过加工处理后成为另一个或者是一个模型输出数据经过加工处理后成为另一个模型的输入数据。模型的输入数据。253、演绎数据库、演绎数据库 演绎数据库基本概念演绎数据库基本概念 演绎数据库的研究始于演绎数据库的研究始于70年代中期，年代中期，由于由于J.Minker和和Gallaire等人首创。等人首创。将人工智能中的将人工智能中的演绎功能与关系数据演绎功能与关系数据库相结合库相结合而产生的一种新的数据库叫而产生的一种新的数据库叫演演绎数据库绎数据库。26演绎功能演绎功能 +关系数据库关系数据库 演绎数据库演绎数据库 演绎推理：假言推理（形式逻辑）演绎推理：假言推理（形式逻辑）P，PQ Q P、Q为事实，为事实，PQ 为规则。为规则。从从已已知知的的关关系系数数据据库库中中一一事事实实（实实数数据据）推推出出一一些些新数据，这些新数据是数据库中所没有的。新数据，这些新数据是数据库中所没有的。演绎推理推出的新数据称为虚数据。演绎推理推出的新数据称为虚数据。演绎数据库基本概念演绎数据库基本概念27演绎数据库实例演绎数据库实例表表 父子关系数据库父子关系数据库F（f，s）f（父）父）s（子）子）李平李平李学李学李学李学李同李同李同李同李山李山刘定刘定刘刘军军刘刘军军刘思刘思28演绎数据库实例（续）演绎数据库实例（续）建立如下两种逻辑规则：建立如下两种逻辑规则：1祖孙规则祖孙规则 F（X，Z）F（Z，Y）G（X，Y）该规则表示该规则表示X是是Z的父亲，的父亲，Z是是Y的父亲，则的父亲，则X是是Y的的祖父。祖父。通过以上规则得出的祖孙关系为：通过以上规则得出的祖孙关系为：李学李学李山李山，李平李平李同李同 ，刘定刘定刘思刘思29f（父）父）s（子）子）李平李平李学李学李学李学李同李同李同李同李山李山刘定刘定刘刘军军刘刘军军刘思刘思Z(祖祖)C(孙孙)李李平平李李同同李学李学李李山山刘定刘定刘思刘思ijk获取祖孙数据库的程序是用二重循环来完成的302祖先规则祖先规则（1）F（X，Y）A（X，Y）（2）A（X，Z）F（Z，Y）A（X，Y）其中：其中：（1）表示表示X是是Y的父亲，则的父亲，则X是是Y的祖先，的祖先，（2）表示）表示X是是Z的祖先，的祖先，Z是是Y的父亲，则的父亲，则X是是 Y的祖先。的祖先。父子关系父子关系F通过以上规则得到祖先关系通过以上规则得到祖先关系A。演绎数据库实例（续）演绎数据库实例（续）31主程序k：=1检索数据库 F（fk，sk）输出：sk（某晚辈）fk（祖先）调用过程A（a，fk）k：=k+1k n?结束YNA（a，z）i：=1检索数据库是否存在F（fi，si=z）?输出：fi（祖先）调 用 A（a，fi）i：=i+1i n?退出YYNN过程祖先祖先-子孙推理算法流程子孙推理算法流程32演绎数据库的基本结构演绎数据库的基本结构 演绎数据库系统由三部分组成：演绎数据库系统由三部分组成：传统数据库系统传统数据库系统 具有演绎推理的机构具有演绎推理的机构 在实数据中推出虚数据。在实数据中推出虚数据。数据库和演绎推理之间的接口数据库和演绎推理之间的接口 演演绎绎推推理理机机构构是是逻逻辑辑的的，而而数数据据库库是是非非逻逻辑辑的的，两者需要有一个接口，以实现其物理上的连接。两者需要有一个接口，以实现其物理上的连接。33演绎数据库的基本结构演绎数据库的基本结构演绎数据库系统结构演绎数据库系统结构34演绎数据库、智能数据库和知识库的关系演绎数据库、智能数据库和知识库的关系演绎数据库、智能数据库和知识库的关系演绎数据库、智能数据库和知识库的关系 演绎数据库演绎数据库演绎推理加入数据库系统的功能中演绎推理加入数据库系统的功能中。智能数据库智能数据库在数据库系统中加入归纳推理，类比推理等或然性在数据库系统中加入归纳推理，类比推理等或然性推理，或加入自然语言理解，语音识别等人工智能推理，或加入自然语言理解，语音识别等人工智能中更多的技术中更多的技术。知识库知识库对知识的存储和管理，不同于数据库。对知识的存储和管理，不同于数据库。353.3人机交互与问题综合系统1.人机交互系统人机交互系统2.问题综合系统问题综合系统3.决策支持系统的综合部件决策支持系统的综合部件361、人机交互系统、人机交互系统 人机交互的三个元素：人机交互的三个元素：n交互设备交互设备 计算机系统的输入输出设备计算机系统的输入输出设备n交互软件交互软件 展示各种交互功能的核心展示各种交互功能的核心n人的因素人的因素 用户操作模型用户操作模型37人机交互方式人机交互方式n人机交互方式有多种形式人机交互方式有多种形式n菜单菜单n填表填表n命令语言命令语言n屏幕显示屏幕显示n窗口窗口n报表输出报表输出38复杂报表的示意图复杂报表的示意图表 名 称日期和页数数 据 项 栏 目记录栏目框 架 和 数 据（含 数 据 项 表 达 式）文 字 说 明（含 统 计 数 据）39多媒体表现与多媒体查询多媒体表现与多媒体查询（一）多媒体数据特征（一）多媒体数据特征n复合性复合性：多个媒体的复合：多个媒体的复合n多样性多样性n数据形式与数据操纵的多样性数据形式与数据操纵的多样性n（图形、视频、声音等）（图形、视频、声音等）n数据量大：点阵数据数据量大：点阵数据n关系复杂关系复杂 （二）多媒体信息系统（二）多媒体信息系统40多媒体查询多媒体查询n基于内容的检索基于内容的检索n1.静止图象检索静止图象检索n根据特征检索（检索特征包括：颜色、纹理、形状）根据特征检索（检索特征包括：颜色、纹理、形状）n相似性检索（基于样本图象的相似性检索）相似性检索（基于样本图象的相似性检索）n浏览检索浏览检索n2.视频检索视频检索n镜头分割镜头分割n镜头分析与描述镜头分析与描述n镜头的高层组织镜头的高层组织41多媒体内容检索的应用多媒体内容检索的应用n1.图象数据库检索图象数据库检索n大容量图象数据库的检索，如医疗图象、地球遥感、大容量图象数据库的检索，如医疗图象、地球遥感、面孔图象等图象数据库的检索。面孔图象等图象数据库的检索。n2.新闻节目的组织新闻节目的组织n根据不同的主题将新闻报道进行组织和划分，便利根据不同的主题将新闻报道进行组织和划分，便利新闻资料的制作和检索。新闻资料的制作和检索。n3.体育节目的编辑体育节目的编辑n根据需要检索足球射门、慢动作重放、比分改变、根据需要检索足球射门、慢动作重放、比分改变、球场换人等镜头。球场换人等镜头。422、问题综合系统、问题综合系统 问题综合系统在决策支持系统的统一结构形问题综合系统在决策支持系统的统一结构形式中和人机交互系统结合在一起形成综合部件。式中和人机交互系统结合在一起形成综合部件。人机交互系统主要实现人机对话和对人机交互系统主要实现人机对话和对DSS的控制。的控制。问题综合系统完成的任务是：问题综合系统完成的任务是：在决策问题用在决策问题用DSS语言描述（形式化）后，语言描述（形式化）后，完成对完成对DSS问题的分析和求解。问题的分析和求解。43决策支持系统的综合部件决策支持系统的综合部件 （1）决策支持系统语言决策支持系统语言 决策支持系统既要达到综合模型部决策支持系统既要达到综合模型部件和数据部件的作用，又要起到人机交件和数据部件的作用，又要起到人机交互对话作用，是需要利用很强能力的语互对话作用，是需要利用很强能力的语言来完成。言来完成。44 目前，计算机的语言主要是数值计算语言（目前，计算机的语言主要是数值计算语言（PASCAL、C等）和数据库语言（等）和数据库语言（FOXPRO、ORACLE等）两大类。等）两大类。数值计算语言具有很强的计算能力，包括树、图的指数值计算语言具有很强的计算能力，包括树、图的指针链表计算、递归运算等，但它不能直接对数据库进行操针链表计算、递归运算等，但它不能直接对数据库进行操作。作。数据库语言有很强的数据处理能力，对数据库中大量数据库语言有很强的数据处理能力，对数据库中大量数据进行增加、删除、修改、查询等能力，但它的数值计数据进行增加、删除、修改、查询等能力，但它的数值计算能力很弱。算能力很弱。45 决策支持系统语言需要数值计算和数据处理的集成。决策支持系统语言需要数值计算和数据处理的集成。目前市场上还没有一种能包括这两类语言的综合语目前市场上还没有一种能包括这两类语言的综合语言。只能通过接口语言（如言。只能通过接口语言（如ODBC、ADO等）将两类语等）将两类语言联系起来言联系起来。决策支持系统语言是数值计算语言（如决策支持系统语言是数值计算语言（如C）和数据库和数据库语言（如语言（如FOXPRO）以及接口语言（如以及接口语言（如ODBC）集成的集成的语言。语言。46 实现DSS的人机交互系统和问题综合系统，用这种集成语言来描述决策问题、求解问题。47（2）综合部件功能）综合部件功能n 控制模型的运行控制模型的运行 n 多模型的组合运行多模型的组合运行n 人机交互人机交互n 数值计算和数据处理数值计算和数据处理48习题：习题：10、11、12、13、15、21、23、25、26、2749（2）部分结束50