（计算机软件与理论专业论文）交互式过程计算专家系统.pdf

摘要 在日益发展的数据库领域，如何充分利用数据摩资源，挖掘 数据库潜力，产生更多有价值的信息，已成为用户越来越关注的 问题。针对这需要，笔者开发了“交互式过程计算专家系统”， 该系统适合于决策支持领域，特别是对已有的m 1s 向d s s 过渡提 供了个较为完美的解决方案。 系统给出了交互式过程计算的描述方法和语法规范，运用d f s ( 深度优先搜索) 算法实现了对计算过程的逆拓朴排序，构造了 一个基于知识的智能编译器，同时开发了对生成的交互式计算过 程的执行部件，在系统实现中，笔者作了大量工作，运用了a i ( 人工智能) 、编译原理、数据库等方面的技术。 实际应用表明，系统通用性好，集成度高，扩充性强，达到 了预期的目的y 关键词：a i f 天r 弩鼬、e s ( 专家系统) j 知识库、s o li 络、 构化查黼言忒存储过程、决策算子、宿主语言 a b s t r a c t i n 也ed o m a i no fi n c r e a s i n g l yd e v e l o p i n gd a t a b a s e h o wt ou s ed a t a b a s er e s o u r c e s ，h o wt om m et h e p o t e n t i a lo fd a t a b a s es oa st op r o d u c em o r ev a l u a b l e i n f o r m a t i o n h a sb e c o m eam o r ea n dm o r ei m p o r t a n t p r o b l e mo fu s e r sa t t e n t i o n a i m i n ga tt h i sn e e d ，t h e a t l t h o f d e v e l o p e d e x p e r ts y s t e m f o ri n t e r a c t i v e p r o c e d u r ec o m p u t i n g ，w h i c h i sf i tf o rd e c i s i o n s u p p o r ts y s t e ma r e a ( d s s ) e s p e c i a l l y , o u rs y s t e m p r o v i d e d a p e r f e c t s o l u t i o nf o rt h et r a n s i t i o nf r o m e x i s t i n gm i s t 0d s s i n l i ss y s t e m w eg i v et h ed e s c r i p t i o nm e t h o d sa n d g r a m m a rr e g u l a t i o n s o fi n t e r a c t i v e p r o c e d u r e c o m p u t i n g ；w ei m p l e m e n t t h er e v e r s e d t o p o l o g i c a l s o r t i n g m e t h o do fc o m p u t i n gp r o c e d u r e u s i n gd f s ( d e e p f i r s t s e a r c h ) a l g o r i t h m f u r t h e r m o r e ，w e c o n s t r u c ta k n o w l e d g e - b a s e di n t e l l i g e n tc o m p i l e r , d e v e l o pt h ee x e c u t i n gp a r t sf o rg e n e r a t i n gi n t e r a c t i v e p r o c e d u r ec o m p u t i n g d u r i n gt h ei m p l e m e n t a t i o no fo u rs y s t e m ，w ed o m u c hw o r ki nt h er e s e a r c ha r e ao ff r o n t i e ra p p l i c a t i o n t e c h n o l o g y , i n c l u d i n ga i ( a r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ) ， c o m p i l ep r i n c i p l e s ，d a t a b a s es y s t e m ，e t c a p p l i c a t i o ns h o w s ，o u rs y s t e m i s u n i v e r s a l ， i n t e g r a t e d ，s c a l a b l e ，w h i c hr e a c h e d o u r a n t i c i p a t i o n 2 厂 1 厶一二l 一 日l j 吾 对于一个信息系统，其信息均存放在d a t a b a s e 中，作为 决策支持者而言，往往需要将这些信息加以统计、分析、计箕， 以产生更有价值的信息，为了实现这一点，数据库的交互式s q l 平台能提供通用的存取或计算机制，对于用户分析而育，如果每 次仅是一个结果，或是一个结果集，使用这种方式能达到要求， 但是，如果数据的分析是一系列前后相关的计算，并且计算过程 中需要和用户进行交互，其结果将作为报表的信息来保存，那么 交互式的s q l 平台就显得不太适用，如果采用存储过程来实现， 其交互性又不够，为此，笔者开发了交互式过程计算专家系统， 目的正是解决这个问题。 “交互式过程计算”就是一个决策分析在计算机上的实现过 程，用户将其分析的模型提供给系统，由系统进行编译、调用、 执行，“交互式过程计算”在系统中也被称为“决策算子”。 为了实现用户表达其计算的目的，系统提供了相应的平台， 该平台以用户易于接受的方式规定语法规范，让用户达到最为自 然的表达，具体做法如：支持汉字变量，对标准语法不加变化的 支持。为了执行用户定义的计算规则，系统提供了相应的解 释程序。整个系统分为工具和主体两大部分，工具提供对“决策 算子的义、维护，相当于茹一、识嘻韵操纵，主体e 日佰主，l 苦 代码编写，可嵌入到原有系统中使系统完成“决策算子”所描 述的功能。 本文共分七章，第一章概述，主要阐述提出“决策算子”的 原因和目的；第二章叙述了决策算子的描述方法及语法规范；第 三章通过具体的现实模型提出了相应的数据结构及知识库的建 立：第四章通过编译基本原理实现“决策算子”的编译器构造， 第五章对“交互式过程计算”的调用执行的方法及技术；第六章 各技术要点的讨论与总结；第七章系统扩充与发展。 另外，附录l 中给出了“决策算子”的一个完整实例，附录 2 中提供了一些关键的代码，附录3 是应用测试的报表样式，磁 盘提供系统的原型演示及详细代码。 4 第一章概述 。 ， 在一个m i s 系统中其间的业务数据提供了宝贵的信息资 源，就如同产品的原材料一样，只要进行一定的加工组合，就能 制造出相应的产品，对t 原始数据，通过算法或数学变换，也可 以产生更为直接的、更有价值的信息，从而达到决策支持的目的。 本文旨在将已有的m i s 套上一层外壳，通过可交互的过程 计算，达到决策支持所要求的结果。交互式过程计算，在文中也 称作“决策算子”，这些“决策算子”是可维护，可扩充的，它 基于m i s 的d b ，表示了对m l s 信息进行计算的原则和方法， 是算法及数学变换的表示和表达，从a i 的观点来看，它也可看 作是系统的知识，有了这些知识及对这些知识的处理，原来的 m i s 的系统层次模型将过渡到适合决策支持需要的系统层次模 型，如图1 1 所示。 界面表现 界面表现 知识处理 s o lm i s 向d s s 知识层 过渡 i c l 眄j l d b l u 图1 一l 上图表达了m i s 向d s s 转换的策略，这是很多企业目前所 迫切需要的，我所研究的“交互式过程计算专家系统”针对图右 的知识层和知识处理层。从模型上看，知识层所负责的功能是对 d b 的理解，是该领域的概念，规则及计算的集合，它包括以知 识表示的数据字典；而知识处理层则负责执行这些计算或对问题 进行自动求解，这些动作将由界面表现层来触发。“交互式过程 计算专家系统”中所涉及的只是“交互式过程计算( 决策算子) ” 的定义，维护及执行。“交互式过程计算( 决策算子) ”这个词语， 是笔者自己定义的，它实际上是提取d b 中信息进行加工的过 程，这个加工过程可以前后相关，其间又有很多可变因素，如： 系数、约束条件等，而这些可变因素被形式化，是可控的，如： 股票的指数、费率系数、环境差异量化参数等。“交互式过程计 算( 决策算子) ”中的每一条规则都可能提供给用户，都可能是 6 报表的一行，而对这些在计算和显示上的设置都是系统中必不可 ， 少的功能，同时，各条规则之间存在着逻辑关系，这种整体才代 表完整的决策。用户可反复使用同一个决策算子而作不同的交 互，也可以定义或修改“决策算子”而形成新的数据加工方式， 这些方式正是决策分析的形式表达。 “决策算子”是“交互式过程计算专家系统”抽象出来的对 象，它是s q l 、宿主语言函数、演算公式的有机结合，“交互式 过程计算专家系统”提供了对“决策算子”的集中式管理，它可 以嵌入到一个已有的m i s 中，而将m i s 过渡到d s s ，也可以独 立使用，共享d b ，成为一套纯粹的d s s ，以“决策算子”的方 式扩充d b ，能容易将d b 向d w ( 数据仓库) 转换，建立企业 级的支持决策的信息资源。 这里实现的“交互式过程计算专家系统”，其数据库采用 s y b a s e 公司的a d a p t i v es e r v e ra n y w h e r e ，宿主语言采用p o w e r b u i l d e r 。从宏观上看，“交互式过程计算专家系统”处理的对象 “决策算子”是一种结构化的数据加工描述，所以系统的 主要技术要点必然遵循从“表示一编译一执行”这一路线，文中 也大体按照这一思路进行介绍。 7 第二章交互式过程计算的表示 及语法规范 7 2 1 交互式过程计算的现实模型及决策算子的表 示 在用于决策支持的数据计算中，人们总有一个计算的现实模 型，而这个现实模型说明了如伺提取d b 的数据，如何一步一步 把所提取的数据进行计算，而这些计算往往前后相关，同时计算 过程中还有可变系数需要用户的控制，典型的例子是财务上的“损 益表”，预算上的“取费表”，对于这样的现实模型，它每步的 结果都是报表的一部分，不但要实时计算显示，而且要提供交互 控制，一般系统的解决方案是针对一个具体的模型编写一个具体 的程序，这是一种直接简单的方法，效率也很高，但是，这种方 案明显不具备通用性，可维护性差，因为一个系统在发布的时候 其功能集合不可能把用户所有的决策问题都包括进来，为了解决 这方面的问题，人们马上就会想到，既然任何计算分析都可用程 序来实现，如果将编写程序这一块交给用户去作，而系统只需提 供宿主语言的编译器，那么任何问题都将迎刃而解，但事实上是 不可能的，因为决策者不可能承担编程的工作，f 妒不可能充当 程序员的角色。不过，这给了我们一个启示，假设我们编写一个 中间层次来解释用户的行为，而这种行为正是用户工作时填写 如：“损益表”、“取费表”的方法，他虽然没有编写程序，但他 8 的的确确告诉了计算机该g 么f ：的计算过程，然后，这个中肛? 层 ， 次将这些信息存储处理，或变换为s q t 。宿主语言，或形式化 为系统的语法，这样，一个或一类决策分析的计算过程就能够以 用户可接受的方式很容易地输入到计算机中。所以，我们应该对 “用户决策计算过程”的表示仔细斟酌，既要便于用户的理解， 又必须是形式化的，基于这样两点，再结合数据库、程序技术及 人工智能的思想，我就在“交互式过程计算专家系统”中提出了 “决策算子”的概念，下面，我们来看“决策算子”的表示及语 法规范。 对于各种各样的决策分析，基本上都可归纳为如下过程：从 数据库中提取信息，然后进行公式演算，得出结果，将以前的结 果作为已知继续演算，最终各种所需结果全部获得，其中用户所 关心的信息将被显示或打印，公式也是表明逻辑关系的重要信息 可能需要提供给用户。 下面是一个在建筑工程中计算工程费用的现实模型： 一个工程，由不同工作完成，每个工作都将产生人工费、机 械费、材料费等基础费用，它们之和就是直接费，因为工作是分 阶段，分类别，分层次的，所以这些基础费用离散地存放在d b 中，现在要计算这个工程或工程某部分的各种费用，根据不同工 程的情况和分析费用的用户需要，有一种费用计算的规则如下： 董届刍叠垒基 1 直接费 11 + 1 ，2 1 1 定额直接费 1 1 1 人工费 1 1 t 2 机械费 1 1 3 材料费 1 2 直接工程费 1 2 1 临时设施费 12 2 现场管理费 2 间接费 2 ，l 财务费 2 2 劳保费 3 税金 4 工程造价 l2 1 + 12 2 1 1 1 + 规定的临时设施费率 1 1 1 + 规定的现场管理费率 2 1 + 2 2 1 1 1 + 规定的财务费率 1 1 1 规定的劳保费率 11 1 + 规定的税金费率 1 + 2 + 3 上面的规则用户很容易理解，其概括性也很强，它表明了如 何将数据进行演算，从而得到一张费用表，演算的公式是可变的， 没有公式的条目是初始的已知条件，用户在工作中知道该如何填 写这些已知数据，在具体系统中，它将由s o l 来提取。在公式 中的“规定费率”是由用户控制的可变因素，不仅可输入，而且 可在标准中进行选择，选择的约束条件是分层次的，如选择土建 工程，选择土建的一类，选择取费级别2 类l 级等，其它系数可 在这样的全局条件下进行智能的搜索确定。 这个实际例子对于数据的决策分析计算具有一般性，任何 个决策部门都可以这种方式来获得需要的结果，笔者研究发现， 1 0 这样的需要包含如下6 个方西： 1 将m i s 中的数据库信息作为资源，可任意访问； 2 计算过程的某些环节需要交互； 3 无论是交互结果还是计算结果都能保存； 4 计算什么，怎样计算，如何交互事前不确定； 5 交互的实质是确定参数，因为不同韵参数代表同一种计算 的特质； 6 用户不通过编程的方式能参与到定义和修改这种计算过程 中来。 这是一个典型的决策支持的计算需求，这种计算是基于计算 规则的，“交互式工程计算专家系统”提供了这样一个能表示这 些规则，定义这些规则，管理这些规则，并按这些规则进行计算 的系统。 2 2 规则的属性及表示 一条计算规则，表明了得到一个或几个值的方法，是在一个 公式及约束条件下作用的表示，相当予一条程序语句，但又和程 序的语句不同，它是针对计算的，要么提取已有结果，要么将已 有的运算结果计算保存，所以，规则的主要目的是要表达清楚计 算什么、如何计算，因此，可定义规则主要属性为：规则名、公 式、系数名、变量名、约束条件、算子。 一“规则名”以用f “理解的词语表达了这一规则的特征， 如“1 直接费”。“利润”等，规则名也相当于规则的说明，它使 得规则更清晰，更易于与用户交流。 二“公式”就是对数据如何计算的表示，可分为三大类， 和d b 打交道的，同一个“决策算子”内部的，和外部用户打交 道的： 1 和d b 打交道的公式采用s q l 语句，它提供对d b 的访 问，是国际公认的标准，通用性强，“交互式过程计算专家 系统”也支持存储过程的调用，使其功能更加强大。对于 公式中的s q l 语句，其w h e r e 子甸可以写入约束条件域 中，然后通过变量的方式来达到支持分层、分块计算。s q l 语法示例：s e l e c t 确x c l ff r o mg c l d c b w h e r e x m i d = l ，它表达了对g c | d e b 数据表中项目m 等于1 的项 目的人工费、机械费、材料费的提取。 2 算子内部的演算公式就是数学公式，最好是完全符合宿 主语言语法的表达式，一般宿主语言的表达式，其对公式 的表达能力都是足够的。公式的例子如：人工费1 1 2 7 + 机械费+ 材料费，注意：这个表达式宿主语言的语法，但 宿主语言并不一定支持，因为多数宿主语言并不支持汉字 变量，如果要支持汉字变量，还需要编写一套获取变量的 解释模块： 3和外部用户打交道的公式是外部函数，由它提供或扩展 交互方式和交互界面。因为在应用中，某一个系数可能几 十上百条，而一个“决策算子”可能有几十个参数需要用 户确定，那么为了方便用户确定系数，往往需要提供系数 的全局选择条件，缩小后继的系数选择范围，如：先让用 户确定：这是几类工程，其企业的取费级别是多少等，当 然，如果系统内部已经具有这样的信息，那么由外部函数 负责去自动( 智能) 确定。 三“系数名”表示了这条规则所直接联系的可变参数名称， 多数情况下它的名称将作为表达式的一部分，事实上它肩负两重 功能，一是相当于声明一个变量以便在公式中引用，二是以名称 的方式给出存放标准系数的接口。 四“变量名”指出了作用这条规则后其值的名称，但它不 是值，相当于变量的地址，这样便于公式的前后引用，由于s q l 可能返回多个结果，故一个变量名域可存放多个“变量”。 五“约束条件”主要用于在以s q l 作为公式的规则中存放 w h e r e 子句，其他还可用于规则的条件执行，约束条件域中可 以带变量。 规则定义好后存放在数据库中，一条规则一条记录，多条记 录组合成规则集，由p 算予d 来组织，一个“决策算子”就 是有意义的正确的规则集。为了验证规则的正确性，规则需由“交 互式专家系统”的编译模块进行编译。 2 3 规则的语法规范 因为规则是用户计算的表达，应该贴近用户，同时，为了便 于计算机处理。规则必须遵从一些规范，即使是用户的特殊表达， 也需要通过规范来形式化，这主要是针对公式和约束条件方面 的。因为“交互式过程计算专家系统”采用的是a d a p t i v es e r v e r a n y w h e r e 和p o w e rb u i l d e r ，所以其语法规范参照了二者的特性， 也可以说是二者的结合，事实上，“决策算子”中规则的计算， 最终都要通过“交互式过程计算专家系统”的相应功能模块变换 为标准的a d a p t i v es e r v e ra n y w h e r e 和p o w e rb u i l d e r 的语法，这 样做的好处是充分利用工具所提供的功能，显而易见，重构一套 从最底层开始的编译器是没有必要的。 2 3 1s q l 语句的语法规范 对于公式中的s o l 语句：如果是存储过程，则用e x e c u t e p r o c n a m e ( 参数 ，参数， ) ：其余的s o l 语句均遵从a d a p t i v e s e r v e ra n y w h e r e 语法规范。 系统中支持的s o l 语句有： ls e l e c t 1 4 语法格式】：s e i e c t a l lj d i s i n c t f i r s tt o pn j s e i e c t l i s tf r o mt a b l e 一1 i s t ，这是一种最简洁的s e l e c t 语法， 它写入“决策算子”表的公式字段中，而其w h e r e 子句的内容写 入“约束条件”字段中，书写时不用w h e r e 关键字，只写条件表 达式 语法格式2 ：如果不分离s e l e c t 语句的w h e r e 子旬，则语法 遵从s e l e c t a l lj d i s t i n c t e l r s tj t o pn s e l e c t 一1 i s t f r o nt a b l e - 1i s t w h e 髓s e a r c h - c o n d i t i o n g r o u pb yc o l a m n - n a m e ia l i a s | f u n c t i o n 姒y i 粥s e a r c h c o n d it i o n 】 o r d e rb y e x p r e s s i o n ji n t e g e r ) a s ci d e s c 一 注意：对于语法格式2 ，在约束条件字段中就不必再定义 条件；不论哪种格式，只有结果集的第一行将被系统所使用。 2i n s e r t 语法格式1 ：i n s e r t i n t o o w n e r t a b l e n a m e ( c o l u m n - n a m e ) v a l u e s ( e x p r e s s i o nld e f a u l t ) 语法格式2 ：1 n s e r ，】 i n t o o w n e r t a b l e n a m e ( c o l u m n - n a m e ，) s ele c t s t a t e m e n t 3u p d a t e 语法格式 u p d a t et a b l e 一1i s t s e tc o l u m n - n a m e f i e l d n a m e e x p r e s s i o n ， f r o mt a b l e l i s t w t t e r es e a r c h c o n d i t i o n o r d e rb ye x p r e s s i o n a s c d e s c ，。 4d e l e t e 语法格式： d e l e t e f r o m o w n e r t a b l e - n a m e f r o mt a b l e l i s t w h e r es e a r c h - c o n d i t i o n 5a l t e rt a b l e 语法格式： a l t e rt a b l e o w n e r t a b l e - n a m e 1 6 a d dc o l u m d e f i n i t i o n c o l u m n - c o n s t r a i n t a d dt a b l e c o n s t r a i n t m o d i f yc o l u m n d e f i n i t i o n m o d i f yc o l u m n - n a m ed e f a u l t d e f a u l t v a l u e m o d i f yc o l u m n - n a m e n o t n u l l m o d i f yc o l u m n - n a m ec 旺c k l l m o d i f yc o l u n m - n a m ec h e c k( c o n d i t i o n ) ( d e l e t eid r o p ) c o l u m n - n a m e d e l e t eld r o p ) c h e c k d e l e t eld r o p ) u n i q u e ( c o l u m n - n a m e ，l ( d e l e t eid r o p ) p r i m a r y k e y d e l e t eld r o p ) f o r e i g n k e yr o l e n a m e r e - i 舳皿n e w t a b l e - n a m e r e n u mc o l u m n - n a m et on e w c o l u m n n a m e 小结：系统支持如上五种s o l 语句包括了d m l ( 数据操纵语言) 的增、删、改、查和d d l ( 数据定义语言) 的改表语句，再加上 执行存储过程的语法，使得系统对s o l 支持达到了全面和完整， 保证了功能的完整性，较之于标准语法，系统或作了一定的分解， 1 7 或作了一定的简化，使：；概念更加清晰，用户更易理解，用户可 以查阅a d a p t i v es e r v e ra n y w h e r e 的帮助系统了解更为详细的 s q l 语法，总之系统尽最大可能符合a d a p t jv es e r v e ra n y w h e r e 的s q l 语句标准，以便充分利用d b m s 的资源，对于和s q l 不相 容的地方如：汉字变量的支持，将交给系统的编译程序去将该s q l 语句翻译为标准的形式，有些工作可能还要等到执行时转换，如 内部变量的替换。 2 3 2 表达式的语法规范 一基本语法规范 表达式中的操作符支持+ 、一、n ，分别对应加、 减( 或负号) 、乘、除、百分比、乘方，四则运算遵循先乘方， 后乘除，最后加减的原则，支持扩号，支持变量，支持百分号后 缀，如下是一个符合逻辑的表达式：人工费x1 1 2 7 + 材料费x 1 2 8 + ( 2 8 a 3 ) 二扩展的语法规范 在基本语法规范基础之上，系统借用了p b 的d a t a w i n d o w 表 达式规范作为表达式的扩展语法规范，因为d a t a w i n d o w 是一个 强有力数据操纵对象，使用它可以带来如下好处：多数函数不需 要自己编写，执行速度更快。 扩展语法规范完全兼容基本语法规范，只是它支持许多标准 l g 的函数，其主要函数列表如下： 算术函数： a b s绝对值 c e i l i n g 取上界整数 c o s余弦 e x p e 次方 f a c t阶乘 i n t取整 l o g 自然对数 l o g t e n 1 0 为底的对数 m a x取最大 m i n取最小 m o d取模 p i值 r a n d随机函数 r o u n d四舍五入 s i g n 标记函数 s i n正弦 s q r t 开平方 t a n正切 t r u n c a t e去尾函数 字符函数： f i l l 字符填充 l e f t 取左子串 l e f l t r i m 去掉左边空格l e n l o w e r将字符串变为小写 m a t c h匹配字符串 m i d取子串 p o s取子串位置 r e p l a c e 字符串替换 r i g h t 取右边子- 串 r i g h t t r i m 去字符串右边空格 s p a c e产生空格字符串 s t r i n g 格式化或将其它类型转换为字符串 t r i m去掉字符串左右空格 u p p e r 将字符串变为大写 条件函数 i f 用条件控制返回两个不同值的函数 c a s e 用条件控制返回多个不同值的函数 若要获知更详细的资料，请查阅p b 的d a t a w i n d o w 对象 的帮助文档，一般情况而言，上酝的函数已经完全可以满足蹦户 定义规则公式的需要。 对于更为特殊的需要，用户还可以自定义外部函数，这需要 由系统中的g f _ e x e c _ f u n 函数来提供调用接口。 2 3 3 外部函数的语法规范 函数实际上是表达式的部分，其返回值参与运算，遵循四 则运算法则，如果返回值是字符串，语法遵循p o w e rb u i l d e r 的 d a m w i n d o w 的字符串的语法规范，如：加号表示字符串的连接。 调用外部函数由一个外部函数调用接口c g f _ e x e c _ f u n ) 来完 成，它将以字符串方式表示的函数及参数放入该接口中，然后由 宿主语言来调用执行，其代码详见所附代码文件中的外部函数调 用接口( g f e x e cf u n ) ，该函数运用c a s e 语句来导入函数的入 口，c a s e 分支中包含了这个函数的参数，如下代码所示j 渊l e c t 硒 l s a r ga 玎f l 】= g g e t 矗ms e g s 呱啦u 乜? ，1 ) l s a 瑶舭t l 】；g 唧s 灯自l l l ( 1 s 螂：鲫t 1 ? ) i s a r ga r r 1 = g f _ , g o t - v a l _ o fj s g s ( i s _ a r g _ a n i , a i _ f s ) i s a r g _ a r r 2 - - - g f g e t _ f u n _ s e g s t r ( 1 sp m a _ s l r , , , 2 ) i s a 增州2 】= 曛r c ps 缸j h i l ( 1 sa l ga r r f 2 】， i s _ a r g _ m r 2 = g f _ g e t _ v a l _ o f _ j s g s ( i s _ m g _ a n 2 ，a i _ f s ) l s a 璐a 【r 【3 = g g e t ms e g g 似l sp 8 哺f 虹? ，3 ) i s a 唱埘3 】= 鲢嫩s 廿自i n o s 鹕町f 3 】玎? ) l s a 喀a 川3 】鼍地e tv a lo f j s g s ( 】sa i ga 盯1 3 】，a i j ) l s - a 氇a r r f 4 1 = g f j e l 如吐s e g s t r ( 1 s p a r a _ s 廿1 i ，4 ) l s _ a r g _ a r r 4 = g f _ r e p _ s t r _ f u n ( 1 sa r g _ a r r l 4 1 ，w )， l s _ a r ga r t 4 = g f _ g e t _ v a l _ o f _ j s g s ( 1 s _ a r g _ a r r 4 ，a i _ f s ) r e t u l t t ”+ s c l e c t _ f l t j ( i n t e g e r ( i sa r g _ a r r 1 ) ，i n t e g e r ( 1 s - 嘲- a 叫2 】) i s a r g _ a r r 3 】，l s _ a r g _ a r r 4 】) + ” 上面是函数s e l e c t _ f l t j 函数的接口定义，其中函数 g f _ _ g e t _ f u n _ _ s e g s t r 是得到函数中的一个以逗号分隔的参数片断， g f _ f e p _ s t r f u n 替换字符串中的某个字符为另外字符， g f $ e t v a l _ o f _ j s g s 得到参数表达式的运算结果。 通过统一接口，在使用上，外部函数就可完全按一般函数的 方式定义、调用并执行。 总结：“决策算子”作为一个交互式计算过程，主要是一系 列公式的组合，这些公式是表达式和s q l 语句，是一个提取数 据进行加工的过程，符合用户对数据计算处理的需要，其语法遵 从通常的标准，和现实模型很接近，这样用户能很容易地运用和 实现。 第三章数据结构及知识库的建立 为了便于讨论，我们假定“交互式过程计算专家系统”基于 前面的现实模型及实例，所以有必要将它的数据结构及相互关系 阐明，这里的结构有些方面是具体的，是有针对性的，但从结构 的逻辑及整体概念上讲，它能够解决类似的问题，文中尽量从策 略、思想方面进行探讨，而不以程序文档方式提出。 3 1 “决策算子”的作用过程 在具体系统中，用户面临一个决策问题，系统尽可能根据问 题的描述及环境，综合用户的交互，智能地探索确定选用相应的 “决策算子”，若没有适合的“决策算子”，给出提示并允许定义 并实时创建之。一旦系统将“决策算子”作用到具体决策问题上 来，则“决策算子”便与业务数据结合，启动“决策算子”，它 就自动地与用户一道对业务数据进行分析计算，达到解决提出的 决策问题，在计算过程中，也由“决策算子”本身依据环境和用 户一起以该“决策算子”所规定的方式去探索确定“决策算子” 的参数。在这里，确定“决策算子”是自动的，离不开人工智能 的搜索技术，确定“决策算子”的参数也是智能的，这些执行环 节，在具体不同的环境或系统中还可以选用不同的方法，或进行 重定义，或扩充原有的概念，使系统对不同的环境有不同的概念， 让系统从概念上二理解内部的信息。 ， 综上所述，我们可得出“决策算子”的工作过程示意图： 从上圈可以看出，决策分析表是中心，它的形成和执行提供 了对一个决策问题的解决，为了构造决策分析表，系统应该选择 适合解决决策问题的“决策算子”，而在“决策算子”的执行过 程中，还需动态确定决策参数，最终计算出结果来。因此，决策 算予、决策参数、以及决策分析表的结构是必须仔细考虑的问题。 3 2 决策算子表 “决策算子表”用来存储各种“决策算子”，它的结构如下： 字段名称类型说明 s z d h x h i n t e g e r i n t e g e r 算子代号( 即算子i d ) 序号 v a r c h a r ( 6 4 ) v a r c h a r ( 6 4 ) l o n gv a r c h a r v a r c h a r ( 1 6 ) l o n g v a r c h a r i n t e g e r l o n gv a r c h a r 变量名称 ， 显示名称 公式 系数代号 计算公式 计算序号 约束条件 s h o w f l a gt i n y i n t显示标志 u n i n h e r i t a b l e t i n y i n t 不可继承标志 b z l o n g v a r c h a r备注 算子代号：表明了一个“决策算子”的d ，一个决策算子 由多条规则组成，这些规则有一个相同的算子代号。 序号：一个“决策算子”的表现有一定的顺序，这个顺序不 一定是他们的执行顺序，它只是一种表达，如前面的现实模型， 它是以树形层次的方式来表达各个值之间的逻辑关系的。 变量名称：对于一个规则( 公式) ，其执行结果会产生一个 值，这个值可能需要在另外的规则中引用，那么这个值就必然以 变量名的方式进行引用，变量名就是这个规则所产生结果的名 称，本系统中通过专门的编译程序，可以支持汉字变量，这样就 使得系统能更清楚直接表达结果的意义，方便用户的使用，同时 一 黔 姗 | 塑 m 一 在显示和扣印报表的时候，不需要作迸一步的解释。 显示名称：一条规则意义的说明，如：“7 工程造价”，其变 量名称可能是f z 。 公式：存放表达式或s q l 语句的地方。 系数代号：表示该条规则所直接联系的决策参数，由这个系 数代号来和决策参数表取得联系，然后根据具体条件选择一个合 适的决策参数值。 计算公式：存放编译后的公式。 计算序号：将由编译程序确定，它决定规则执行的顺序，而 这种顺序是由引用关系来决定的，这种引用关系到计算序号的映 射是一个逆拓朴排序的过程。 约束条件：存放s q l 的w h e r e 子句和一些公式的特别标识， 如：“条件执行”标识，参数标识等。 显示标志：如果不可显示，则在交互式环境中被隐藏，且该 规则不被打印。 不可继承标志：如果该“决策算子”支持分层计算，对于以 绝对数字加减的规则将引起不闭合，为了解决这个问题，可以将 这样的规则置为不可继承，那么该规则只在顶层参与运算。 小结：从“决策算子表”的结构可以看出，对于“决策算子” 的表示采用了很结构化的方式定义，它屏蔽了程序语言的复杂 性，同时又具备程序的特 ，并且其前后执行顺序仅由规则之间 的引用关系确定，这样就可以将用户的焦点集中到对问题的解决 上来。 3 3 决策参数表 解。 字段名称类型 x s d h v a r c h a r ( 1 6 ) x s m c l o n gv a r c h a r c o n s t r a i n v a r c h a r ( 6 4 ) s z d h i n t g e r x s v a l v a r c h a r ( 1 0 ) x s v a l l x s v a l 2 x s v a l 3 d e fv a l d e _ n a g d e fs e t v a r c h a r 0 0 ) v a r c h a r ( 1 0 ) v a r e h a r ( 1 v a r e h a r ( 1 0 ) t i n y i n t v a r e h a r ( 6 4 ) 说明 系数代号 系数名称 约束条件 算子代号 系数值 系数值1 系数值2 系数值3 缺省值 缺省标志 缺省集 系数代号：和决策算子表中的系数代号相对应。 系数名称：对于一个决策参数，用一个名称来解释更易于理 约束条件：采用代码的表示方式对约束条件进行规定，如： c , - c l b 0 1 0 1 表示该系数焉岔“土建一类工柠”，如果在全程约束 中已经有了g c l b 0 1 ，那么这个g c l b o i o i 将作为候选参数， 否则将不作为候选参数，这样在确定决策参数时，将逐步缩小范 围，直至尽快选择出合适的决策参数。对于参数的确定算法可参 阅后面有关章节。 算子代号：可以将算子代号作为约束条件之一，只不过单独 提出来便于系数的归类管理。 系数值、系数值1 、系数值2 、系数值3 ：这四个字段用来对 决策参数值的存放，这种定义可以支持同一决策参数的四个方 面，如：7 层的高层建筑增加费，它有基价系数、人工系数、机 械系数、材料系数四个方面，另外有些系数是一个范围值，这时 可以用“系数值”字段和“系数值1 ”字段来定义。 缺省值：对于标准而言用户还可以修改，所以需要有一个缺 省值。 缺省标志：对于多个相同系数代号的参数，有一个作为缺省。 缺省集：不同的决策算子，对于某一个特定系数代号，有不 同的缺省选择。 小结：“决策参数表”给出了决策分析的标准参数，它通过 约束条件来对各决策参数进行限定，这将为决策分析的快速确定 决策参数提供有力保证。 3 4 决策分析表 。 字段名称类型说明 x m i d i n t e g e r 项目标识 m l i d v a r c h a r ( 3 2 1 目录标识 s z d h i n t e g e r 算子代号 x h i n t e g e r 序号 v a r n a m e v a r c h a r ( 6 4 ) 变量名称 s h o w n a m e v a r c h a r ( 6 4 ) 显示名称 g sl o n g v a r c h a r公式 x s d hv a r e h a r ( 1 6 )系数代号 x s v a l v a r c h a r ( 1 0 ) 系数值 v a r v a l v a r e h a r ( 6 4 )变量值 t e m p v a iv a r c h a r ( 6 4 ) i 临时变量值 j s g sl o n g v a r c h a r计算公式 j s x hi n t e g e r 计算序号 c o n s t r a i n l o n g v a r c h a r约束条件 b z l o n g v a r e h a r备注 项目标识、目录标识：这和具体的待决策的业务数据结构有 关，这里假定以项目的方式来确定分析的目标，系统中有很多个 项目，这些项目按树形层次来组织，其中，对于计算层，可以选 择一个决策算子进行决策分析它以下的层次均按这个决策算子 作局部计算。 系数值：通过对系数代号进行选择确定的值。 变量值：该规则计算的结果。 临时变量值：对局部计算可以临时存放。 其余字段意义见3 2 的说明。 小结：决策分析表是“决策算子”的一次表现，融合了可变 参数和具体的执行结果，其中的交互过程也由决策算子提供的函 数来实现，通过它，用户就能完成相应的决策分析。 总结：“交互式过程计算专家系统”的基本数据结构就是： “决策算子表”，“决策参数表”，“决策分析表”，这三张表的有 机结合，构造了一个“决策算子”表示和执行的数据基础。 第四章编译决策算子 “决策算子”是计算规则的表示，是基于前述语法规范和数 据结构的多条数据记录集合，通过对这些规则进行编译，它能最 终转化为宿主语言，同时计算规则能通过上下文关系确定其工作 的顺序，这些工作都需要通过编译来完成。 因为“决策算子”的构造基于p o w e r b u i l d e r 及a d a p t i v es e r v e r a n y w h e r e ，所以在设计编译器时，考虑尽可能借用系统资源， 这也是在确定决策算子的语法规范时所考虑到的，其目的是在编 译和执行“决策算子”时能借用系统内部的功能以提高效率。 对“决策算子”的每一条规则而言，它的公式是这条规则的 执行主体，这条规则干什么，要达到一个什么样的结果，均取决 于公式所包含的内容，因此编译是以公式为中心的。从规则的定 义来看，它遵循一规则，一独立完整的公式，这使得上下文相关 性能得到有效控制。 编译的主要任务是进行词法分析、语法分析和“决策算子” 各条规则计算序号的确定。 4 1 词法分析 词法分析所基于的数据