决策支持系统06建模与模型库下.ppt

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1、1Decision Support SystemDecision Support System决策支持系统决策支持系统Liu kexingLiu kexing6 62第第0606讲讲 建模分析与模型库系统（下）建模分析与模型库系统（下）n n6.1模型库的概念、三个发展阶段n n6.2模型库中模型的种类和表示n n6.3模型库的组织和存储：字典库-文件库n n6.4MBMS：概念、应有的功能、语言体系n n6.5模型组合技术:顺序、选择、循环，综合n n6.6模型组合的程序设计、DSS的决策支持n n6.7实例：物资调拨DSS6.1模型库的概念、三个发展阶段模型库的概念、三个发展阶段n n1模

2、型程序n n用程序语言来描述模型算法。适合于模型的语言有用程序语言来描述模型算法。适合于模型的语言有FortranFortran、PASCALPASCAL、C C等等n n2模型程序包n n为减少重复编程，编织出来各种模型程序组成的程为减少重复编程，编织出来各种模型程序组成的程序包，用户调用模型程序、输入数据即可。特点：序包，用户调用模型程序、输入数据即可。特点：n n组织结构简单组织结构简单n n各个模型程序相对独立各个模型程序相对独立n n每个模型的数据是各自封闭的每个模型的数据是各自封闭的n n适合于模型之间无联系的组织形式适合于模型之间无联系的组织形式3n n3模型库n n将众多的模型

3、按一定的结构组织起来，通过将众多的模型按一定的结构组织起来，通过MBMSMBMS对各个模型进行有效的管理和使用对各个模型进行有效的管理和使用n n共享、重复使用共享、重复使用n n模型种类多模型种类多46.2模型库中模型的种类和表示模型库中模型的种类和表示n n1数学模型：多见n n（1 1）方程形式）方程形式n n便于理解，不便于计算便于理解，不便于计算n n（2 2）算法形式）算法形式n n用一系列的演算步骤表示模型的数学求解过程（人用一系列的演算步骤表示模型的数学求解过程（人工算法）。方便计算，不够直观。多采用。工算法）。方便计算，不够直观。多采用。n n（3 3）程序形式）程序形式n

4、n将人工算法编程。一般用算法语言：将人工算法编程。一般用算法语言：FORTRANFORTRAN、PASCALPASCAL、C C等等5n n2数据处理模型n n对数据库中的数据处理，对数据选择、投影、对数据库中的数据处理，对数据选择、投影、旋转、排序、统计等。既可直接用于辅助决策，旋转、排序、统计等。既可直接用于辅助决策，也可用于模型间的数据转换。一般用也可用于模型间的数据转换。一般用FoxProFoxPro、OracleOracle、SQL ServerSQL Server。n n3图形图像模型n n用于交互，属于人机交互模型。用于交互，属于人机交互模型。6n n4报表模型n n人机交互的输

5、出，也是数据处理的结果，可看做一人机交互的输出，也是数据处理的结果，可看做一类模型。报表程序一般用数据库管理语言编写，而类模型。报表程序一般用数据库管理语言编写，而一般报表工具却是用数值计算语言完成表达式的识一般报表工具却是用数值计算语言完成表达式的识别、求解复杂运算。要解决好接口问题。别、求解复杂运算。要解决好接口问题。n n5智能模型n n推理、递归技术。人工智能语言：推理、递归技术。人工智能语言：LISPLISP有很强的递有很强的递归功能。归功能。PrologProlog有递归、深度优先搜索机制。有递归、深度优先搜索机制。C C也有也有用。用。n n智能模型以智能程序形式表示，处理的对象

6、是知识智能模型以智能程序形式表示，处理的对象是知识库库-里面是大量的产生式规则和事实。专家系统可以里面是大量的产生式规则和事实。专家系统可以看成是一个独立的系统，也可看成是看成是一个独立的系统，也可看成是DSSDSS的一种特的一种特殊模型。殊模型。76.3MB的组织和存储的组织和存储:字典字典-文件文件n n模型库的组织取决于模型的种类。模型库除了智能模型外，其他模型都是以程序、数据表示的，都是以文件存储的。但是程序文件有源文件和目标程序，因此程序模型至少有两个。有时还有对模型描述的说明文件、对模型中数据描述的数据描述文件。这样一个模型可能有多个文件，需要建立一个文件库。因此对大量的文件的存储

7、，需要建立一个字典库，用来索引对应的模型文件。8n n1字典库n n对模型的名称、编号、文件存储位置的说明。对模型的名称、编号、文件存储位置的说明。n n（1 1）字典库的作用）字典库的作用n n是模型文件的索引是模型文件的索引n n便于对模型分类便于对模型分类n n便于对模型的查询和修改便于对模型的查询和修改n n（2 2）字典库的组织结构）字典库的组织结构n n文本形式文本形式:把所有的模型内容都以文字形式说明、把所有的模型内容都以文字形式说明、存入文本文件中；只能起到查询作用。存入文本文件中；只能起到查询作用。n n菜单形式菜单形式:用层次型的菜单表示。通过菜单调用模用层次型的菜单表示。

8、通过菜单调用模型。模型软件包一般采用这种形式。型。模型软件包一般采用这种形式。n n数据库形式数据库形式:按照关系数据的形式组织，每个模型按照关系数据的形式组织，每个模型是一个记录，记录着模型的名称、路径、编号等。是一个记录，记录着模型的名称、路径、编号等。9n n2模型文件库n n是模型的主体。模型文件中源程序文件和目标程序文件是是模型的主体。模型文件中源程序文件和目标程序文件是主要的模型文件，一个模型至少有主要的模型文件，一个模型至少有2424个模型文件。个模型文件。n n（1 1）模型文件的存储方式）模型文件的存储方式n n直接在操作系统管理下存储直接在操作系统管理下存储n n最简单的。

9、直接存储在一起。最简单的。直接存储在一起。n n建立子目录存储模型文件建立子目录存储模型文件n n按照模型分类建立子目录，把同一类型的模型（如预测模按照模型分类建立子目录，把同一类型的模型（如预测模型）放在一起；按照文件分类，将模型源文件放在一起、型）放在一起；按照文件分类，将模型源文件放在一起、模型目标文件放在一起、说明文件放在一起等。模型目标文件放在一起、说明文件放在一起等。n n（2 2）模型文件的调用）模型文件的调用n n调用与模型文件的存储方式有关。调用首先要按路径找到调用与模型文件的存储方式有关。调用首先要按路径找到文件，然后启动该文件。文件，然后启动该文件。n n在操作系统下，直

10、接运行；在语言中，需要用具体的语句在操作系统下，直接运行；在语言中，需要用具体的语句命令。命令。n n通过模型字典库，沿着模型文件的存储路径找到文件、启通过模型字典库，沿着模型文件的存储路径找到文件、启动。动。106.4MBMS：概念、功能、语言：概念、功能、语言n n1基本概念n n类似于类似于DBMSDBMS。MBMSMBMS技术经历了三个阶段。技术经历了三个阶段。n n（1）程序文件n n模型以程序文件形式存在磁盘上，由操作系统管理模型以程序文件形式存在磁盘上，由操作系统管理n n（2）模型软件包n n挂在菜单下。通过菜单调用。模型之间独立、数据挂在菜单下。通过菜单调用。模型之间独立、数

11、据独立。独立。11n n（3）模型库管理系统n n在在MBMSMBMS管理下，有效地对模型进行管理，模管理下，有效地对模型进行管理，模型之间不仅独立而且可以相互组合；数据在数型之间不仅独立而且可以相互组合；数据在数据库中可以共享。据库中可以共享。n n但是但是MBMSMBMS不成熟，少有成熟的软件。原因是不成熟，少有成熟的软件。原因是模型复杂。建模工作是困难的：人工建模、机模型复杂。建模工作是困难的：人工建模、机器建模。器建模。n n机器建模表现在：机器建模表现在：n n在已有的数学模型中确定变量并生成方程系数。在已有的数学模型中确定变量并生成方程系数。n n选择基础模型并将它们组成复合大模型

12、。选择基础模型并将它们组成复合大模型。12n n2MBMS功能n n1 1、模型的存储管理、模型的存储管理n n（1 1）模型的表示）模型的表示n n数学模型数学模型-以数值计算语言的程序形式表示，以程序文件以数值计算语言的程序形式表示，以程序文件形式存在。给它数据后执行程序得出结果。形式存在。给它数据后执行程序得出结果。n n数据处理模型数据处理模型-以数据库语言的程序形式，也是程序文件。以数据库语言的程序形式，也是程序文件。n n图形、图像模型图形、图像模型-数据文件数据文件n n报表模型报表模型-报表打印程序，程序文件。报表打印程序，程序文件。13n n（2 2）模型存储的组织结构）模型

13、存储的组织结构n n模型表示为文件形式。模型表示为文件形式。n n在模型数量少时，一般存在磁盘中由操作系统管理。具体在模型数量少时，一般存在磁盘中由操作系统管理。具体的组织管理方式是：在初始时按照顺序存储，以后按照空的组织管理方式是：在初始时按照顺序存储，以后按照空位存储。以文件为单位，不管文件的内容。文件的读取通位存储。以文件为单位，不管文件的内容。文件的读取通过过FATFAT和目录寻找。和目录寻找。n n对于大量模型文件，这种直接由操作系统管理的方式不适对于大量模型文件，这种直接由操作系统管理的方式不适合。应当合。应当“字典库字典库-文件库文件库”结构，即模型库的组织存储结构，即模型库的组

14、织存储形式由两部分组成：第一部分是模型字典库，它类似于数形式由两部分组成：第一部分是模型字典库，它类似于数据库的组织形式，但存储的是模型文件名和路径；第二部据库的组织形式，但存储的是模型文件名和路径；第二部分是模型文件库，它是模型的主体，按照文件方式存储。分是模型文件库，它是模型的主体，按照文件方式存储。14n n（3 3）模型的查询和维护）模型的查询和维护n n要查询模型库，首先要查询模型字典库，找到模型名、路要查询模型库，首先要查询模型字典库，找到模型名、路径，然后存取该文件。这也包含两部分：字典库的查询和径，然后存取该文件。这也包含两部分：字典库的查询和文件的存取，是数据库查询和操作系统

15、的文件查询的结合。文件的存取，是数据库查询和操作系统的文件查询的结合。n n模型的维护类似于数据库的维护，增加、插入、删除、修模型的维护类似于数据库的维护，增加、插入、删除、修改等。也是两部分，首先在字典库中处理，然后根据路径改等。也是两部分，首先在字典库中处理，然后根据路径再处理磁盘中的文件。再处理磁盘中的文件。15n n2 2、模型的运行管理、模型的运行管理n n（1 1）模型程序的程序代码输入和编译）模型程序的程序代码输入和编译n n模型程序的代码需要编辑、输入，形成源文件，然后编译模型程序的代码需要编辑、输入，形成源文件，然后编译成目标程序。如成目标程序。如C C语言的编译程序。语言的

16、编译程序。n n（2 2）模型的运行控制）模型的运行控制n n模型的目标程序在计算机中的执行。先到字典库中找到模模型的目标程序在计算机中的执行。先到字典库中找到模型路径，然后到磁盘中找到模型程序，执行。两种形式：型路径，然后到磁盘中找到模型程序，执行。两种形式：在操作系统命令下独立执行、在在操作系统命令下独立执行、在DSSDSS总控下执行。后者需总控下执行。后者需要利用要利用DSSDSS的控制程序来调用执行语句，能够组合模型。的控制程序来调用执行语句，能够组合模型。n n（3 3）模型对数据的存取）模型对数据的存取n n单一模型可以自带数据；组合模型应当共享数据。单一模型可以自带数据；组合模型

17、应当共享数据。n n模型一般由数值计算语言如模型一般由数值计算语言如C C等实现的，数据在数据库中等实现的，数据在数据库中其存取需要用数据库管理语言。这就需要利用其存取需要用数据库管理语言。这就需要利用C C语言和数语言和数据库之间的接口（如据库之间的接口（如ODBCODBC）来实现。）来实现。16n n3 3、支持模型的组合、支持模型的组合n n两个问题：模型间的组合、模型间数据的共享和传两个问题：模型间的组合、模型间数据的共享和传递递n n模型间的组合，需要通过程序设计中的模型间的组合，需要通过程序设计中的3 3种组织结构种组织结构来实现，即顺序、选择、循环，及其嵌套。但是和来实现，即顺序

18、、选择、循环，及其嵌套。但是和计算机程序语言的含义不同。这是对模型的组合，计算机程序语言的含义不同。这是对模型的组合，模型可以独立运行，也可以作为组合模型的一部分。模型可以独立运行，也可以作为组合模型的一部分。从而对复杂问题的辅助支持。从而对复杂问题的辅助支持。n n模型间数据的共享和传递，是组合模型的配套要求。模型间数据的共享和传递，是组合模型的配套要求。共享的数据放在数据库中，利用模型存取数据库的共享的数据放在数据库中，利用模型存取数据库的接口。接口。n nMBMSMBMS本身不进行模型的组合，而是能够支持模型本身不进行模型的组合，而是能够支持模型的组合，模型的组合是通过问题综合系统来进行

19、的。的组合，模型的组合是通过问题综合系统来进行的。17n n3MBMS语言体系n n类似于数据库管理系统言；类似于数据库管理系统言；MBMSMBMS分为模型管理语言和模分为模型管理语言和模型运行语言型运行语言n n1 1、模型管理语言，完成对模型的存储管、模型、模型管理语言，完成对模型的存储管、模型的维护。的维护。同时包括对字典库的管理和对模型文件的管理。对字同时包括对字典库的管理和对模型文件的管理。对字典库的管理语言类似于数据库管理语言，由一系列语句（命令）典库的管理语言类似于数据库管理语言，由一系列语句（命令）组成，这些语句（命令）可以单独执行，也可以编入到程序中执组成，这些语句（命令）可

20、以单独执行，也可以编入到程序中执行行。n n2 2、模型运行语言，完成对单模型的调用、运行、模型运行语言，完成对单模型的调用、运行、支持模型的组合运行。支持模型的组合运行。对模型的组合运行则要使用对模型的组合运行则要使用编制程序来实现。既要组合模型，也要完成对数据库编制程序来实现。既要组合模型，也要完成对数据库的衔接。的衔接。n n3 3、数据库接口语言、数据库接口语言.数据库接口语言（数据库接口语言（Data Data interface language interface language，DLLDLL）。）。目前有目前有ODBCODBC、ADOADO等。实现了数值计算语言对数据库的接口

21、。等。实现了数值计算语言对数据库的接口。186.5模型组合技术：顺序、选择、模型组合技术：顺序、选择、循环，综合循环，综合n n1模型组合的基本方法。P是判别条件19n n2模型组合的嵌套方法。p、q、s是判别条件20n n3模型组合程序的正确性n nJacopiniJacopini和和BohmBohm于于19661966年从理论上证明了，任何年从理论上证明了，任何程序都可以用顺序、选择、循环结构来表示出程序都可以用顺序、选择、循环结构来表示出来。来。216.6模型组合的程序设计、模型组合的程序设计、DSS的的决策支持决策支持n n模型程序是对模型的算法进行编程，它不同于一般的子程序或模块，它

22、具有一定的标准和通用性。模型程序可以独立运行、可以带入不同的数据运行、调用它的语言可以和它的语言不同。n nDSS中控制模型运行、组合的是“综合部件”，模型运行在模型库中，数据存储在数据库中。2223n n对于前面提到的三种组合运行的模型，其运行图如下：242526n n决策支持系统的决策支持n n由多个模型组合而成的由多个模型组合而成的DSSDSS，在模型组合中，可以，在模型组合中，可以选择不同的模型、相同的数据构成方案；也可以选选择不同的模型、相同的数据构成方案；也可以选择相同的模型、不同的数据构成其他方案，或不同择相同的模型、不同的数据构成其他方案，或不同模型、不同数据构成新的方案。模型

23、、不同数据构成新的方案。n n模型库中有大量模型、数据库中由大量数据。模型库中有大量模型、数据库中由大量数据。DSSDSS就像搭积木，选择模型、数据的组合。就像搭积木，选择模型、数据的组合。n n“综合部件综合部件”对模型运行的控制信息包括：对模型运行的控制信息包括：n n模型运行时所需的数据的来源和去向，以便模型存取数模型运行时所需的数据的来源和去向，以便模型存取数据。据。n n模型运行的命令。模型运行的命令。n n模型运行结束后返回给模型运行结束后返回给“综合部件综合部件”的信息。的信息。n n可见，可见，DSSDSS要修改方案，只需要修改要修改方案，只需要修改“综合部件综合部件”中控制的模型名及其参数。这种修改可以通过中控制的模型名及其参数。这种修改可以通过“人人机对话机对话”实现。实现。276.7实例：物资调拨实例：物资调拨DSS28n n根据各个单位提出的对物资的需求申请，按照仓库的情况制定分配方案，再根据分配方案以及仓库和单位的距离制定物资运输方案，最后，按照物资运输方案制定各个仓库的发货表、制定各个单位的接收表；修改各个仓库的库存、各个单位的屋子数量。在物资分配调拨过程中，可以修改方案。这样就可能更改模型或者修改参数表，形成新的方案，在多个方案中选择合理的计算结果。n n（见【陈文伟2004，p88-95】）2930n n(国外DSS应用)31