第3章-决策支持系统

第3章决策支持系统13.1决策支持系统结构23.1决策支持系统结构的分析3一、“三部件”结构形式用户人机交互系统模型库管理系统MBMS数据库管理系统DBMS模型库MB数据库DB1980年Spraque提出著名的决策支持系统的三部件结构。4一、“三部件”结构形式（一）对话部件1.提供丰富多采的显示和对话形式2.输入输出转换3.控制决策支持的有效运行（二）数据部件1.数据库存贮的组织形式2.数据库管理系统功能3.数据库管理语言体系5数据库管理系统.建数据库（1）确定库结构（2）数据输入.数据库操作（1）查询和统计.数据更新：增加、删除、修改.数据库维护（1）修改库结构（2）数据恢复.数据库安全.数据通信关系型网状型层次型数据库6（三）模型部件1.模型库的特征•模型的表示形式：程序形式（计算机内）•模型的动态形式：运行程序2.模型库管理系统•静态管理（类似数据库的管理）•动态管理（运行控制）3.模型库管理系统的语言体系•管理语言•操纵语言4.模型库管理系统的特定功能•模型程序的编辑和编译一、“三部件”结构形式（续）7二、“三系统”结构形式用户语言系统（LS）问题处理系统(PPS)知识系统(KS)1981年R.H.Bonczek等人提出了决策支技系统(DSS)的三系统结构形式：二、“三系统”结构形式（续）81.语言系统：提供给决策者的所有语言能力的总和称为语言系统(LS)。一个语言系统既包含检索语言（它可由用户或由模型来检索数据的语言），也包含计算机语言（它由用户操纵模型计算的语言）。二、“三系统”结构形式（续）92.问题处理系统：问题处理系统是针对实际问题，提出问题处理的方法、途径，利用语言系统对问题进行形式化描述，写出问题求解过程，利用知识系统提供的知识进行实际问题求解，最后得出问题的解答。产生辅助决策所需要的信息，支持决策。二、“三系统”结构形式（续）103.知识系统：知识系统是问题领域的知识。它包含问题领域中的大量事实和相关知识。最基本的知识系统(KS)是由数据文件或数据库组成。数据库的一条记录表示一个事实。它是按一定的组织方式进行存贮。11特点：1.强调问题处理系统的重要性问题的解决首先需要对问题进行形式化描述，再对问题求解提出方法和途径，在问题求解时利用知识系统中的知识。2.强调语言系统决策支持系统需要它特有的语言系统。3.把数据、模型、规则统一归为知识系统数据是事实性知识，模型是过程性知识，规则是产生式知识。它们统一构成知识系统。二、“三系统”结构形式（续）小结12由于三系统中包含知识系统，不少人将它看成智能系统，把决策支持系统属于人工智能范畴。三、决策支持系统的三库结构形式13三库结构形式是具有数据库、模型库和方法库的三个库及相应的管理系统。它属于早期的DSS结构形式。三库结构形式其结构图14用户人机交互系统模型库管理系统数据库管理系统模型库数据库方法库管理系统方法库三、三库结构形式15决策支持系统的三库结构形式是把模型与方法分离的系统结构形式。对模型与方法的看法有不同的理解。1、“模型与方法”的第一种理解用数学结构表示模型，用求解算法表示方法。例如：线性规划模型表示成目标方程和约束方程。线性规划方法是单纯形法。三、三库结构形式162、“模型和方法”的第二种理解把模型理解为算法加上数据。这时方法库称为算法库更合适，存放按算法编制的程序。在模型库中存放的是一个索引，该索引包括算法程序文件的地址和它所需数据的地址。三、三库结构形式173、“模型和方法”的第三种理解将模型库和方法库合一：模型和方法是同一个问题的两个侧面，从宏观上看，可以把模型和方法统一看成模型。模型库与方法库的区别18方法库——基本方法和标准算法库模型库和方法库的比较1、一个模型可以有多个不同的方法运输问题模型——表上作业法、图上作业法、标号法2、多个方法组成一个模型预测模型——相关分析+线性回归模型库与方法库的区别193、模型是由方法实现的模型接近实际问题：用线性规划模型解决工农业中的优化问题方法接近求解算法：求出具体解4、模型和方法的表现形式不同：模型用数学方程形式表示：便于人们理解方法用程序形式表示：便于计算机求解模型库与方法库的统一201、“一个模型有多个不同的方法”的统一看法一般选取一个方法编制成程序例如：运输问题有三个不同的计算方法，它们是等价的。2、模型可以是基础的，也可以是组合的。构成模型的基础方法看成是基础模型。被构造成的模型就是组合模型例如：预测模型由相关分析方法和多元回归方法组成。它们分别称为基础模型，它们的组合称之为组合模型。模型库与方法库的统一（续）21省略方法库模型库和方法库都存在时，不但增加了各自库管理系统的开发工作而且也为两库之间的联系增加了困难。模型和方法的统一，三库结构就变成了三部件结构（省略了方法库）。四、决策支持系统的四库结构形式22为了提高决策支持系统功能，不少研制者在DSS三库结构的基础上增加知识库提高智能效果。比较典型的结构是四库三功能结构形式。四库三功能结构图23人机界面信息服务科学计算决策咨询用户数据库模型库方法库知识库四、决策支持系统的四库结构形式24功能（1）信息服务信息服务分为外部服务和内部服务两类。外部服务是指为决策者提供所需要的信息，也可以作为其他系统的信息资源。内部服务是为其他功能的实现提供基础数据。四、决策支持系统的四库结构形式25（2）科学计算科学计算是以信息服务为基础，科学计算既包括模型库和方法库的数值计算，也包括辅助决策时所需要的其它数值计算。DSS的科学计算中还需要注意用户的干预和选择，提高科学计算效果。四、决策支持系统的四库结构形式26（3）决策咨询在科学计算的基础上，增加知识和推理的功能后，就可以对决策起进一步的支持作用。知识和推理是人工智能专家系统的组成部分。该系统实际上是在增加智能的效果。该系统可以看成是一种初级的智能DSS。决策支持系统的结构比较27决策支持系统有多种结构形式，但主要是两种基本结构形式：（1）以“对话（人机交互）、模型、数据”三部件组成DSS。（2）以“语言系统（LS）、问题处理系统（PPS）、知识系统（KS）”三系统组成DSS。（1）“对话、模型、数据”三部件结构的优点28①明确了三部件之间关系，即它们之间的接口关系和集成关系，便于决策支持系统的设计和关键技术的解决。②便于和其他系统的区别。它和“管理信息系统(MIS)”的区别在于DSS多了模型部件。它和“专家系统(ES)”的区别在于DSS中是以“模型、数据”部件进行数值计算为主体的系统，而ES是以定性知识进行推理为主体的系统。（2）“对话、模型、数据”三部件结构的缺点29①没有突出DSS的问题处理特性。问题处理系统是解决决策问题的核心，它虽然用到模型和数据，但对不同的DSS，问题处理是大不相同的。②没有突出语言系统。DSS所采用的语言包含数据库语言和高级语言的双重功能。作为该三部件结构，可以理解为问题处理系统和语言系统都隐含在人机交互系统中。(1)对“LS、PPS、KS”三系统结构的优点30①突出了问题处理系统(PPS)的重要性。在设计和开发DSS时，应该重点考虑决策问题的处理。②明确了语言系统(LS)在人机交互中的作用。人机交互是要通过语言系统来完成的。决策问题的形式化也要用LS来描述。③统一了知识的看法。将数据、模型、规则看成是知识不同表现形式。(2)“LS、PPS、KS”三系统结构的缺点31①忽略了数据库系统、模型库系统的相互关系对于开发决策支持系统是不利的。②不适合与其它系统的区别。如果把LS看成是数据库语言，把KS看成是数据库，把PPS看成是管理信息处理，则该“LS、PPS、KS”就是MIS。如果把LS看成是PROLOG，把KS看成知识库，把PPS看成是推理机，则该“LS、PPS、KS”就是ES。这是该结构的致命弱点。问题：按照你的理解:什么是ES？什么是DSS？ES和DSS的区别是什么？领域、数据特征、用户界面、系统维护、推理和搜索决策支持系统的统一结构形式34三部件结构中的最大弱点，在于“人机交互”部件太简化。该部件应该是三系统中问题处理系统和语言系统的综合部件。把“人机交互部件”改为“人机交互与问题综合系统”即“综合部件”更合适一些。它具有对决策问题综合“多模型组合运行，大量数据库的存取，人机交互”为一个整体，形成实际决策支持系统。决策支持系统的统一结构形式35人机交互及问题综合系统（综合部件）模型库管理系统数据库管理系统模型库数据库用户36“人机交互与问题综合系统（综合部件）”可理解为对实际决策问题的集成处理与人机交互。它包含的功能有：•人机交互•控制模型的运行•多模型的组合运行•数值计算•数据处理决策支持系统的统一结构形式（续）37决策支持系统的语言系统的功能要求比较高，即它应具有：调用模型运行能力、数据库存取能力、数值运算能力、数据处理能力、人机交互能力等五种综合能力，我们称它为决策支持系统语言（DSS语言）。DSS语言应是两类语言（数值计算语言和数据库语言）的综合。3.2数据库系统3.3人机交互与问题综合系统3839数据库系统一般由四部分组成：1、数据库（DB）2、数据库管理系统（DBMS）3、数据库管理员4、用户和应用程序数据库系统的核心是数据库管理系统和数据库。一、数据库系统组成数据库系统组成结构图40数据库管理系统(DBMS)数据库管理员(DBA)数据库(DB)用户应用程序二、数据库管理系统41数据库管理系统有四项主要功能：1、描述数据库描述数据的逻辑结构、存储结构等。2、管理数据库（1）控制数据库系统的运行；（2）控制用户的并发访问；（3）进行数据检索、插入、删除和修改的操作；数据库管理系统423、维护数据库（1）初始数据的装入；（2）修改、更新数据库；（3）恢复故障的数据库；4、数据通信完成数据的传输数据库语言43数据库管理系统是通过数据库语言来实现的。1、数据描述语言（DDL）及其编译程序用于描述数据库的数据结构。2、数据操作语言（DML）及其编译程序操作语言供用户存储、检索、修改数据库中的数据。44数据库应用系统的设计过程主要是：（1）系统需求分析（2）概念结构设计（3）逻辑结构设计（4）物理结构设计三、数据库应用系统的设计和开发EEREER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（一）系统需求分析46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。1、确定设计范围确定计算机能够处理的范围和内容。2、数据收集和分析获得数据库设计所必须的数据信息。3、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。（二）概念结构设计47数据分析单用户视图设计多用户视图集成视图分析与修改概念结构模型（二）概念结构设计（续）48E-R方法（实体—联系方法）：由实体、联系、属性三个成份组成。姓名性别子女工作工种工具使用职工nn111n用E-R图进行用户视图设计（三）逻辑结构设计49从E-R图向关系模型转换：一个实体对应一个关系模型，实体的属性就是关系的属性。两个实体间的联系1：1联系：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。例如：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...）两个实体间的联系501：n的联系：在n方实体的关系模式中增加对方实体的编码属性项。例如：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...）n：n的联系：除两个实体建立关系模式外，把“联系”也建立关系。学生（学生号、学生名…….）——E课程（课程号、课程名…...）——E选课（学生号、课程号、成绩）——R（四）物理结构设计51设计数据在物理设备上的存储结构1、存储记录包括：数据项、指针和记录开销。2、访问路径建立数据项或数据项组合的索引。3、记录实际存储对记录的聚类和划分，以及物理块大小的选择。52关系数据库的规范化设计1、数据依赖最常用的是函数依赖：X的每一个具体值都有Y唯一的具体值与之对