一個(gè)知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)與外部數(shù)據(jù)源接口的研究

1、一個(gè)知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)與外部數(shù)據(jù)源接口的研究 馬金平 邢筠（青島大學(xué)商學(xué)院管理系, 266071）摘要 本文論述了一個(gè)知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)與外部數(shù)據(jù)源接口的描述定義和程序?qū)崿F(xiàn)方法。關(guān)鍵詞 知識(shí)庫(kù)系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫(kù) 數(shù)據(jù)源1 引言隨著智能決策支持系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，原來由模型庫(kù)系統(tǒng)完成的部分定量分析任務(wù)，將歸并到知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)中。即要求知識(shí)庫(kù)中，不僅有專家的定性知識(shí)，而且也應(yīng)該具有計(jì)算知識(shí)，形成一個(gè)廣義的知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)。在廣義知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)中，要求推理機(jī)不僅要具有一般的推理功能，而且能夠從外部數(shù)據(jù)源獲取數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解的功能。如何從外部數(shù)據(jù)源獲取數(shù)據(jù)，是使推理機(jī)具有模型求解功能的關(guān)鍵技術(shù)之一。筆者在生產(chǎn)成本管理知識(shí)庫(kù)系

2、統(tǒng)的開發(fā)過程中，使用Visual c+6.0 成功地研究開發(fā)了該知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)與外部數(shù)據(jù)源的接口，拓寬了推理機(jī)的功能，收到了比較好的效果。外部數(shù)據(jù)源主要是指文本數(shù)據(jù)文件、數(shù)據(jù)庫(kù)和Excel電子表。由于受篇幅限制，本文主要針對(duì)知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)與文本數(shù)據(jù)文件、數(shù)據(jù)庫(kù)接口的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)問題進(jìn)行討論。知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)與Excel電子表的接口問題，筆者將另撰文介紹。2 接口的描述定義在生產(chǎn)成本管理知識(shí)庫(kù)中，以知識(shí)數(shù)據(jù)塊的形式對(duì)外部數(shù)據(jù)源進(jìn)行如下描述定義。2.1 文本數(shù)據(jù)文件接口的定義格式 DATAFILE /可以定義多個(gè)文件的接口。 <文件句柄>=OPEN（<文件名稱>）/在一個(gè)接口中，可以定義任意

3、個(gè)輸入數(shù)據(jù)文件。 <變量>=READ（<文件句柄>，行號(hào)，列號(hào)）/可以有多行。 | /或 WITH <文件句柄> <變量>=READ(行號(hào)，列號(hào)) /可以有多行。 END WITH END DATAFILE 2.2數(shù)據(jù)庫(kù)接口的定義格式 DATABASE /在一個(gè)知識(shí)庫(kù)中可以定義多個(gè)這樣的接口 CONNECTION <ADO連接對(duì)象名>=<連接字符串> /可以同時(shí)定義多個(gè)連接對(duì)象 INPUTTABLE /每個(gè)接口只能定義一個(gè)輸入塊。 RECORDSET <ADO記錄集對(duì)象名>=<SQL查詢語(yǔ)句>，CO

4、NNECTION <ADO連接對(duì)象名> /可以定義多個(gè)記錄集對(duì)象名。 變量=<ADO記錄集對(duì)象名>.FIELDS(字段序號(hào))/可以有多行 | /或 WITH ADO記錄集對(duì)象名> <變量 >=.FIELDS(字段序號(hào)) /可以有多行 END WITH END INPUTTABLE OUTPUTTABLE /定義與存儲(chǔ)結(jié)果數(shù)據(jù)表的接口，每個(gè)接口最多可以定義一個(gè)輸出塊。 RECORDSET <ADO記錄集對(duì)象名>=<SQL查詢語(yǔ)句>，<ADO連接對(duì)象名>； <ADO記錄集對(duì)象名>.FIELDS(字段序號(hào))=變

5、量； | /或 WITH <ADO記錄集對(duì)象名> FIELDS（變量序號(hào)）=<變量>； END WITH END OUTPUTTABLE END DATABASE在上述格式中，變量是指計(jì)算表達(dá)式及模型中需要用戶提供值的參數(shù)，或存儲(chǔ)表達(dá)式及模型的求解結(jié)果?！?”表示注釋。此外，筆者在生產(chǎn)成本管理知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)開發(fā)工具中，開發(fā)了知識(shí)庫(kù)與外部數(shù)據(jù)源接口定義的輔助工具，用戶利用這些工具可以十分方便地完成接口的描述定義工作。3 接口程序的實(shí)現(xiàn)在推理機(jī)運(yùn)行之前，首先將知識(shí)庫(kù)讀入內(nèi)存，并且轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)的內(nèi)部表現(xiàn)形式。接口程序再根據(jù)知識(shí)庫(kù)與外部數(shù)據(jù)源接口的定義，將外部數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存緩

6、沖區(qū)后，最后在進(jìn)行推理。為了便于查找知識(shí)庫(kù)與外部數(shù)據(jù)源接口的定義語(yǔ)句，首先定義如下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：struct LineText /存儲(chǔ)知識(shí)庫(kù)語(yǔ)句行文本。 CString Text；/存儲(chǔ)知識(shí)庫(kù)語(yǔ)句行文本struct linetext *pNextLine；/下一行指針 *pLineTextHead； /知識(shí)庫(kù)語(yǔ)句首行指針。struct DataObject /知識(shí)數(shù)據(jù)塊對(duì)象索引表 CString ObjecType；/對(duì)象類型struct LineText *pTextLine；/對(duì)象首行在LineText中的指針struct DataObject *pNextObject；/指向下一個(gè)知識(shí)數(shù)據(jù)塊

7、對(duì)象。struct KnowClsName /存儲(chǔ)知識(shí)類名稱定義語(yǔ)句文本 CString ClsName；/知識(shí)類名稱struct KnowClsName *pNextCls；/下知識(shí)類名稱的指針struct LlineText *pTextLine；/知識(shí)類名稱在LineText中的指針struct DataObject *pFirstObject；/指向知識(shí)類中第一個(gè)知識(shí)數(shù)據(jù)塊對(duì)象的指針struct Method *pFirstMethod；/指向知識(shí)類中第一個(gè)知識(shí)方法的指針*pClsHead；/指向知識(shí)類的頭指針。根據(jù)上述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義，接口程序總體實(shí)現(xiàn)的程序流程如圖1所示。在圖1中，當(dāng)

8、pDo->ObjectType等于“DATAFILE“或“DATABASE”或“EXCEL”時(shí)，系統(tǒng)分別調(diào)用從文本數(shù)據(jù)文件、數(shù)據(jù)庫(kù)和EXCEL電子表獲取數(shù)據(jù)的接口函數(shù)。其中：文本數(shù)據(jù)文件接口函數(shù)的程序流程如圖2所示，數(shù)據(jù)庫(kù)接口函數(shù)的程序流程如圖3所示?！癘THER”表示知識(shí)庫(kù)中的其它知識(shí)數(shù)據(jù)塊對(duì)象。開始pClspClsHead終止pDo=pClspFirstObjectpCls=NULL?？ No Yes pDoObjectType=?pDo=NULL？ Yes No pCls=pClspNextCls AB C DATABASE EXCEL OTHER DATAFILEpDo=pDop

9、NextObject 圖1 接口程序總體實(shí)現(xiàn)的程序流程 3.1 數(shù)據(jù)文件接口函數(shù)程序的實(shí)現(xiàn)為了存儲(chǔ)從外部數(shù)據(jù)文件獲取的數(shù)據(jù)，定義如下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：struct DataFileBuffer /數(shù)據(jù)文件緩沖區(qū) CString VariableName；/變量名稱 double DataValue；/從文本文件獲取的變量值 struct DataBuffer *pNextPata；/指向下一個(gè)變量的指針*pDataBufferHead,*pDataBufferTail；/緩沖區(qū)的頭指針和尾指針。據(jù)此，繪出從外部數(shù)據(jù)文件獲取數(shù)據(jù)的接口函數(shù)的程序流程如圖2。由于受篇幅限制，圖2僅給出了程序的主要算法流程。

10、在編程時(shí)，還必須考慮具體實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)，例如：如何從一個(gè)數(shù)據(jù)行中，確定數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)量，找到Col列；如何創(chuàng)建DataFileBuffer的鏈表結(jié)構(gòu)等。3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)接口函數(shù)程序的實(shí)現(xiàn) 根據(jù)上述知識(shí)庫(kù)與數(shù)據(jù)庫(kù)接口的定義格式以及知識(shí)庫(kù)內(nèi)部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，可以繪制出數(shù)據(jù)庫(kù)接口函數(shù)程序總體流程如圖3所示。其中：D表示輸入數(shù)據(jù)表接口程序流程，如圖4所示；E表示輸出數(shù)據(jù)表接口程序流程。3.2.1 輸入數(shù)據(jù)表接口程序的實(shí)現(xiàn)為了存儲(chǔ)從輸入數(shù)據(jù)表獲取的數(shù)據(jù)，定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下： struct InputDataBuffer /存儲(chǔ)從數(shù)據(jù)庫(kù)獲得的數(shù)據(jù)，每一個(gè)變量建立一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū) _variant_t DataValue;/可以存儲(chǔ)

11、不同類型的數(shù)據(jù)；struct InputDataBuffer *pNextDataValue;；struct PremiseVariableBuffer /前提變量(自變量)集區(qū),接受來自數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù) CString VariableName;struct InputDataBuffer *pInputDataBufferHead;/指向數(shù)據(jù)區(qū)頭指針。struct PremiseVariableBuffer *pNextVariable;/指向下一個(gè)變量。*pPremiseVariableBufferHead,pPremiseVariableBufferTail；據(jù)此，可以繪制出知識(shí)庫(kù)從外部數(shù)

12、據(jù)庫(kù)獲取數(shù)據(jù)的接口程序流程如圖4所示。 ApTL2=pTL1；nFind1=pTL2->Text。Find（”O(jiān)PEN”）定義變量、初始化pTL1=pDopTextLinepTL1=pTL1pNextLine nfind1>-1? No YespTL1Text=”END DATAFILE” ?找出文件名稱、文件句柄名稱，并且打開數(shù)據(jù)文件（設(shè)對(duì)象名為MyFile）。Ptl2<=PTL2->pNextLine No Yes 返回 Ptl2->Text=”END DATAFILE”？ Yes pTL1=pTL1->pNextLine Yes pTL2<=pT

13、L2->pNextLine在Ptl2->Text中,找出變量名稱 VariableName，行號(hào)(Row)和列號(hào)(Col);MyFileSeekToBegin();Bool flag=MyFileReadString(mDataLine);設(shè)MyFile當(dāng)前行nLine=1； 在Ptl2->Text中是否存在“READ”和文件句柄名稱？ No Yes No Flag=False? No Yes 在mDataLine中找Col列Row=nLine? 顯示消息通知用戶存在錯(cuò)誤 No Yes flag=MyFile.ReadStirng(mDataLine);nLine+;找到否？

14、 No 將數(shù)據(jù)和VariableName采用DataFIleBuffer結(jié)構(gòu)存入內(nèi)存 Yes 圖2 從外部數(shù)據(jù)文件獲取數(shù)據(jù)的接口函數(shù)程序流程BnFind1=pTL1->TextFind(“CONNECTION”)定義變量、初始化pTL1=pDopNextLinepTL1=pTL1pNextLinenFind1>-1? No 找出ADO連接對(duì)象名稱和連接字符串，并打開連接 YespTL1->Text=”END DATABASE” pIT=pTL1-pNextLine;pOT=pTL1->pNextLine Yes No 返回pIT->Text=”INPUTTABLE

15、” pTL1=pTL1->pNextLine pIT=pIT->pNextLineD Yes pOT=pOT->pNextLine NopOT->Text=”O(jiān)UTPUTTAB?LE ”pIT->Text=”END DATABASE”? Yes No EpOT->Text=”END DATABASE”? No No Yes Yes 圖3 數(shù)據(jù)庫(kù)接口程序?qū)崿F(xiàn)的總體流程 D返回 pIT=pIT->pNextLine pRec->Text=”END INPUTTABLE”? Yes pIT->Text=”END INPUTTABLE”? Yes

16、No No pRec=pIT; 在pRec->Text中，查找記錄集對(duì)象名稱RecName、已經(jīng)打開的連接對(duì)象名稱conName， 找到否？pRec=pRec->pNextLine No 從pRec->Text截出SQL命令字符串，執(zhí)行。 Yes 在pField->Text中找RecNamepField->Text=”END INPUTTABLE”? Yes pField=pRec->pNextLine 將第nField字段值存入InputDataBuffer內(nèi)存緩沖區(qū)RecNameMoveNext() No pField=pField->pNextL

17、ine找到否？ Yes No Yes RecName.GetadoEOF()？在pField->Text中截出變量名，并且存入PremiseVariableBuffer緩沖區(qū)；截出字段序號(hào)nField No 圖4 從外部數(shù)據(jù)庫(kù)獲取數(shù)據(jù)的接口程序流程3.2.2 輸出數(shù)據(jù)表接口程序的實(shí)現(xiàn) 輸出數(shù)據(jù)表用來存儲(chǔ)推理機(jī)對(duì)表達(dá)式或模型的求解結(jié)果。因此，需要在推理機(jī)運(yùn)行之前，根據(jù)輸出數(shù)據(jù)表接口描述的定義，準(zhǔn)確地建立結(jié)果變量與打開數(shù)據(jù)表的記錄集對(duì)象之間以及記錄集對(duì)象與連接對(duì)象之間的鏈接關(guān)系，使得推理完成后，系統(tǒng)能夠正確地連接數(shù)據(jù)庫(kù)和打開數(shù)據(jù)表，將求解結(jié)果存入到數(shù)據(jù)表中。為此，定義如下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：struc

18、t OutputDataBuffer/推理機(jī)將結(jié)果寫入該區(qū)域 CString ConclVariableName；/推理完成以后，按變量名稱排序 _Varian_t DataValue；/可以存儲(chǔ)不同類型的數(shù)據(jù)； struct OutputDataBuffer *pNextDataValue；*pOutputDataBufferHead,*pOutputDataBufferTail；struct ConclVariableBuffer /結(jié)果變量緩沖區(qū) CString VariableName； CString ConObjectName；/排序 可以減少連接數(shù)據(jù)庫(kù)的次數(shù) CString Re

19、cObjectName；/排序 可以減少打開記錄集的次數(shù) int nField；/字段序號(hào) struct OutputDataBuffer *pOutputDataBuffer；/指向輸出數(shù)據(jù)區(qū)的指針 struct ConclVariableBuffer *pNextVariableName；*pConclVariableHead,*pConclVariableTail；struct ConnecObjectName /連接對(duì)象緩沖區(qū) CString ObjectName； CString ConnectionString； struct ConnecObjectName *pNextConn

20、ecObjectName； *pConnecObjectNameHead；struct RecObjectName /記錄集對(duì)象緩沖區(qū) CString ObjectName；/記錄集對(duì)象名稱 CString RecString；/SQL語(yǔ)句字符串 struct RecObjectName *pRecObjectName； *pRecObjectNamehead；程序?qū)崿F(xiàn)流程與圖4相類似，不同之處是：在初始化階段，不需要連接數(shù)據(jù)庫(kù)和打開數(shù)據(jù)表，將找出的結(jié)果變量與打開數(shù)據(jù)表的記錄集對(duì)象之間以及連接對(duì)象之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，存到上述結(jié)構(gòu)所定義的鏈表中。推理機(jī)在推理完成以后，通過指向結(jié)果變量緩沖區(qū)的頭指針獲得整個(gè)鏈