Интеллектуальная система автоматизированного проектирования SQL запросов к базам данных

Содержание

1. Введение.

2. Постановка задачи проекта.

3. Технические требования к разрабатываемой  системе.

3.1.  Общие требования.

3.2. Требования к программному обеспечению оболочки интеллектуальных систем (ПОБ)

3.3.   Структура исходных  данных проекта. Цель проекта.

3.4. Правила формирования  цели проекта

4.  Структура системы управления  учебным процессом «Деканат»

5.  Теоретические основы  реализации поставленной задачи.

    5.1. Состав таблиц, полей  и связей.

5.2 Пользовательский интерфейс. Структура пользовательского представления знаний

5.3 структура внутреннего представления  знаний.

    5.4. Технологии проектирования  системы

6.Разработка алгоритма вывода решения.  Логика управления алгоритмом  вывода решения (пополнения знаний)

6.1.Доказательство истинности предлагаемого решения.

6.2  Алгоритм управления проектом

6.3  Алгоритм объяснения полученного решения

7.   Алгоритм проектирования пакета SQL запросов реализации поставленной цели.

7.1. Структурная схема системы МИРА

8.  Интеллектуальный Интерфейс системы

9. Заключение.

10. Список используемой литературы.

Интеллектуальная система  автоматизированного проектирования SQL запросов к базам данных.

 

Аннотация

В курсовой работе рассматривается  структура базы знаний предметной области  управления базами данных, алгоритма  вывода решений и проектирования пакета SQL запросов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

База знаний

База знаний в — это особого рода база данных, разработанная для оперирования знаниями (метаданными). Под базой знаний понимают совокупность фактов и правил вывода, допускающих автоматические умозаключения и осмысленную обработку информации. Область наук об искусственном интеллекте, изучающая базы знаний и методы работы со знаниями, называется инженерией знаний.

Современные базы знаний обычно работают совместно с  продвинутыми системами поиска информации и имеют тщательно продуманную структуру и формат представления знаний.

Иерархический способ представления в базе знаний набора понятий и их отношений называется онтологией. Онтологию некоторой области знаний вместе со сведениями о свойствах конкретных объектов также можно назвать базой знаний.

Применение баз  знаний

База знаний — важный компонент интеллектуальной системы. Наиболее известный класс таких программ — это экспертные системы. Они предназначены для поиска способов решения проблем из некоторой предметной области, основываясь на записях БЗ и на пользовательском описании ситуации. Чаще всего аппарат базы знаний и вывода решения используется для слабо формализованных задач.(не имеющих точного алгоритмического решения.)

Простые базы знаний могут использоваться для создания экспертных систем хранения данных в  организации: документации, руководств, статей технического обеспечения. Главная цель создания таких баз — помочь менее опытным людям найти уже существующее описание способа решения какой-либо проблемы.

 Базы знаний  и интеллектуальные системы

Двумя наиболее важными  требованиями к информации, хранящейся в базе знаний интеллектуальной системы, являются:

1. достоверность конкретных и обобщённых сведений, имеющихся в базе данных, и
2. релевантность информации, получаемой с помощью правил вывода базы знаний.

Ниже перечислены  некоторые из особенностей, которые  могут (но не обязаны) быть у системы, оперирующей базами знаний.

• Автоматическое доказательство (вывод). Способность системы выводить новые знания из старых, находить закономерности в БЗ. Часто принимается, что база знаний отличается от базы данных именно наличием механизма вывода.
• Доказательство заключения. Способность системы после выдачи ответа «объяснить» ход её рассуждений, причем «по первому требованию».
• Машинное обучение. Превращение БЗ в гибкую систему, адаптация к проблемной области. Аналогична человеческой способности «набирать опыт».

 

 

2.Постановка задачи.

 

В настоящее время ,  задача создания инструментальных средств программирования задач управления БД  для лиц с ограниченными возможностями, являются весьма актуальной. Поэтому ,   необходимо  использовать современные технологии проектирования  средств автоматизации программирования SQL запросов. Такими технологиями являются технологии управления базами знаний предметной области. запросов к базе данных.

Разрабатываемая интеллектуальная система  проектирования запросов к локальным базам данных должна обеспечивать:

• Интеллектуальный интерфейс  с пользователями имеющих ограниченные  возможности по здоровью.
• Автоматизированное проектирование SQL запросов стандартных видов структуры которые оговорены ниже.
• Автоматическое пополнение знаний системы о предметной области проектирования в процессе эксплуатации системы
• Проектирование SQL запросов для заданной СУБД
• Операционных средств Windows Начиная с версии 2000.

 

 

 

 

 

3. Технические требования к разрабатываемой системе.

 

1. Класс сетевого управления – локальный
2. Уровень информационной безопасности – конфиденциальный
3. Интерфейс с глобальными сетями (INTERNET) – отсутствует
4. Время выполнения запроса произвольной сложности не должно превышать 5 сек.
5. Система должна обеспечивать только выполнение прогнозируемых запросов к базе данных в предметной области управления учебным процессом.
6. Функционирование системы должно происходить под управлением операционной системы WINDOWS XP и выше.

 

3. 1. Общие требования.

 

Разрабатываемая система после её реализации войдет в качестве составной части информационной системы управления учебным процессом -«Деканат».

По всем составным частям системы  ДЕКАНАТ предъявляются общие  требования по составу операционных и инструментальных средств:

1. ОС Windows XP, Windows Vista;
2. Инструментальная система проектирования баз данных- ErWin;
3. Модель физической базы данных- Microsoft Access 2007
4. Инструментальная система проектирования приложений – DELPHI 7.

 

 

 

3.2. Требования к программному  обеспечению оболочки интеллектуальных  систем (ПОБ)

 

Программное обеспечение  оболочки для использования в  системе МИРА должно обеспечивать:

• Поддержку фреймовой и продукционной модели базы знаний;
• Поддержку табличного представления знаний и их внутреннего (фреймового) представления;
• Реализацию алгоритмов поиска решений в глубину и ширину;
• Пошаговую регистрацию шагов алгоритма поиска решений.

 

3.3.   Структура исходных  данных проекта. Цель проекта.

В целях сокращения объемов  информации  в исходных  данных  на проектирование предлагается цель проекта представлять в виде структурных компонентов:

• Цель проекта проектирования содержащую идентификационное имя цели, структуру результата и вид его представления.
• Условия на выбор информации из базы данных с дополнительными функциями его обработки.

При этом цель проекта  в случае наличия  в базе знаний информации о поставленной цели может не содержать структуру  результата.

Раздел  условие формируется по правилам стандарта SQL 2003

 

 

 

 

 

 

3.4. Правила формирования  цели проекта

 

1. Цель проекта  задается в виде структуры, элементами которой являются:

• Идентификатор цели (например – экзаменационная ведомость)
• Идентификатор первой сущности (IS1)
• Список полей первой сущности (SP1)
• Идентификатор второй сущности (IS2) связанной с первой
• Список полей второй сущности (SP2)  из которой должна быть произведена выборка полей.

И.т.д.

2. Сущности в структуре цели  должны быть указаны в порядке  их обработки.

3. Из каждой сущности, указываемой  в структуре должно выбираться  хотя бы одно поле.

4.  Цель проекта уточняется  на  этапе формирования  раздела условия  while SQL запроса.

5.  Все идентификаторы,  указываемые  в структуре цели  выбираются из списков таблиц сущностей и полей этих таблиц.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                           Ключ

(ECZBEDO 1)  (экзамен- ведомость) (ECZBEDO 1)( курс, группа,                                                                 расписание. дисциплина,  семестр. Преподаватель, дата, студент.

                         № зачетной книжки, фамилия, оценки, оценка  15-балл., оценка  5-балл.,Группа = ‘   ’ ORDER BY фамилия)

                      

 

 

 

 

 

 

                                                              Результат выполнения запроса

SQL запрос

 

 

 

 

 

 

          Сущность поля     Плохо     Хорошо Сущность поля

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.1  Организация интерфейсов  для пользовательского представления цели.

4.  Структура системы управления «Деканат»

 

 

 

 

Требуется уточнение 

      цели

                         нет                                 да

 

 

 

 

 

 

5.1. Состав таблиц, полей и связей

 

Состав  таблиц БЗ, требуемых для проектирования будем определять исходя из:

• Функциональной необходимости поля (атрибута) в документе;
• Объединение полей в таблице, исходя из правил нормализации;
• Минимальной избыточности данных в таблице;
• Возможности функциональных связей реализуется таблицами через вторичные ключи.

С учетом изложенного и выполненной нормализации, БЗ можно представить в виде следующих связанных таблиц, изображенных в виде ErWin - диаграммы:

 

Рисунок 5.1 «Логическая схема спроектированной базы данных»

 

Функциональное  назначение и имена этих таблиц приведены  в таблице 5.1:

Таблица 5.1 «Функциональное назначение и  имена таблиц»

 

 

1	Имя таблицы	Содержание
2	Студент	Анкетные данные студента.
3	Дисциплина	Распределение учетных дисциплин  по семестрам и специальностям.
4	Расписание	Расписание экзаменов
5	Оценки	Результаты зачетно - экзаменационной сессии студента.
6	Курс - группа	Данные о семестре обучения и специальности  студента

 

 

 

Уровень пользовательских интерфейсов с  системой должен быть ориентирован на пользователей без специальной  подготовки.

Структура спроектированной БД изображенном на рисунке 5.1  прошла моделирование в системе ERWin.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.2 Пользовательский интерфейс. Структура пользовательского представления знаний

 

Пользовательский  интерфейс.

Основным требованием к разрабатываемому интерфейсу является  наличие интеллектуальной поддержки пользователя.

Определим  основные положения  и требования этой поддержки

Прежде всего этот интерфейс должен обеспечивать пользователю …--…

Информацией для принятия им решения  и  позволяющей  ему не  вводить  информацию  а выбирать один из предложенных вариантов.Этот принцип коротко можно сформулировать как «выбирать лучше чем вводить». Реализация  этого принципа позволит пользователю выбирать идентификаторы таблиц сущностей и полей в соответствующих окнах помощи.