1NF模糊時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)模型

黃楠

摘要：為了使時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)能夠更準(zhǔn)確的表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界事物的模糊屬性，使之更加符合人們對(duì)客觀事物的分析判斷習(xí)慣，提高據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)模型的映射能力，優(yōu)化不同種類(lèi)數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換過(guò)程，符合廣泛用戶(hù)定義的要求，我們針對(duì)同時(shí)具有時(shí)態(tài)性和模糊性的復(fù)雜數(shù)據(jù)，著手于時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)模型，建立起一個(gè)能夠反映模糊時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)的1NF模糊時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)模型，以對(duì)確定的及不確定的模糊時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)做出模擬表達(dá)，同時(shí)還做了相關(guān)規(guī)則及操作元素的語(yǔ)義演算和分析，并從理論上對(duì)運(yùn)算模型及模糊時(shí)態(tài)映射關(guān)系進(jìn)行了數(shù)學(xué)論證，從而利用模糊的時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)將事件的不確定性映射出來(lái)，提高了時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)有關(guān)模糊時(shí)態(tài)信息的直觀性。

關(guān)鍵詞：模糊時(shí)態(tài)；數(shù)據(jù)庫(kù)；數(shù)據(jù)模型

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044（2012）30-7156-02

隨著人們對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的使用率越來(lái)越高，也越來(lái)越覺(jué)得現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)跟不上時(shí)代要求，往往不能對(duì)現(xiàn)實(shí)的客觀世界作出更為準(zhǔn)確的反映。由于每個(gè)事物總是隨時(shí)間而不斷產(chǎn)生變化，有關(guān)物理流信息流包中包含時(shí)間信息、相對(duì)時(shí)間信息及時(shí)間區(qū)間信息等時(shí)態(tài)信息內(nèi)容。通常數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在處理時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)的過(guò)程中僅僅將其時(shí)態(tài)屬性做簡(jiǎn)單處理，處理后的時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)往往不能精確地反映事物的真實(shí)信息，造成部分時(shí)態(tài)信息缺失。隨著數(shù)據(jù)庫(kù)的建立并不斷完善，時(shí)態(tài)信息技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，自上世紀(jì)末開(kāi)創(chuàng)至今已具產(chǎn)品化、模型化，時(shí)態(tài)信息的發(fā)展過(guò)程中，大量的科研成果相繼應(yīng)用到其中，如事物時(shí)間、區(qū)間時(shí)間、雙時(shí)態(tài)、有效時(shí)間等概念。目前，時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)已成為眾多學(xué)者和專(zhuān)家的共同研究領(lǐng)域，全球范圍有關(guān)的科研團(tuán)隊(duì)有近百個(gè)，建立起的各種模型有近20個(gè)，相關(guān)報(bào)道及發(fā)表的文章也越來(lái)越多。

能夠準(zhǔn)確反映客觀事物的數(shù)據(jù)信息往往都是模糊的，而有關(guān)模糊時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)方面的報(bào)道和文獻(xiàn)還很少，目前只能在試驗(yàn)階段的模型中實(shí)現(xiàn)時(shí)態(tài)系統(tǒng)，還不夠規(guī)范、完整，并缺少有效的信息挖掘技術(shù)支持，如文獻(xiàn)[2、3]中所建立起的時(shí)態(tài)關(guān)系代數(shù)。在本文中，介紹了一個(gè)與參考文獻(xiàn)[4、5、6]中數(shù)據(jù)庫(kù)模型相對(duì)應(yīng)的模糊時(shí)態(tài)代數(shù)理論，包含時(shí)態(tài)日歷、模糊度等信息，并加以模糊時(shí)態(tài)約束，同時(shí)還做了相關(guān)規(guī)則及操作元素的語(yǔ)義演算和分析。

1 模糊時(shí)態(tài)及相互關(guān)系

為了將歷史事件在表達(dá)其區(qū)間關(guān)系時(shí)能更符合人們的觀察習(xí)慣，用數(shù)學(xué)理論上的實(shí)數(shù)軸代表時(shí)間軸，并用R表示，根據(jù)現(xiàn)實(shí)時(shí)間狀態(tài)時(shí)間粒度用年、月、日、h、min、s、ms表示。在這里時(shí)間軸被時(shí)間粒度劃分成無(wú)數(shù)個(gè)很小的等長(zhǎng)段，長(zhǎng)度是根據(jù)信息需要的以粒度表示的最小時(shí)間單位，即時(shí)刻，也就是現(xiàn)實(shí)事物的時(shí)間點(diǎn)，并用ti表示。這里的時(shí)間點(diǎn)可以是一個(gè)精確的值，也可以是模糊的集合，精確的值包含于模糊的集合內(nèi)，只是集合的一個(gè)特例。各時(shí)間點(diǎn)的相互關(guān)系類(lèi)型分為定性關(guān)系及定量關(guān)系。定量關(guān)系在時(shí)間軸R上將時(shí)間點(diǎn)間的定量關(guān)系體現(xiàn)為距離函數(shù)，f（n）：{n=Δt |Δt =（ tje-tis ，tjs-tie）}，式中tis、tie是R軸上的時(shí)間點(diǎn)，其定性關(guān)系是表達(dá)兩個(gè)或多個(gè)時(shí)間點(diǎn)在時(shí)間軸上的距離關(guān)系，時(shí)間點(diǎn)定性關(guān)系同樣可以是一個(gè)精確的值，也可以是模糊的集合。

時(shí)間區(qū)間與時(shí)間點(diǎn)不同，但同時(shí)又來(lái)源于時(shí)間點(diǎn)代數(shù)理論，是由兩個(gè)在時(shí)間軸R上的時(shí)間點(diǎn)劃分出來(lái)的時(shí)間段。時(shí)間區(qū)間同樣可以是精確的值或模糊的集合，分別用二元組T =（T-，T+）及T*=（T-，T+）表示。由于時(shí)間點(diǎn)的不確定性，又可將T*=（T-，T+）分為三種情況：T*=（T*-，T*+）、T*=（T-，T*+）、T*=（T*-，T+）。式中，T-、T+代表時(shí)間區(qū)間的時(shí)間點(diǎn)；*代表模糊算子，用來(lái)表達(dá)時(shí)間點(diǎn)或時(shí)間區(qū)間的不確定性。

2 模型的建立和演算

設(shè)模糊集是一個(gè)端點(diǎn)模糊的實(shí)數(shù)區(qū)間，則該區(qū)間是規(guī)范化的、凸的，其表達(dá)函數(shù)在論域X上是分段連續(xù)的，即“模糊數(shù)”。定義一個(gè)-T為模糊集，表示為二元組形式：T=（α，Γ），α是χ在論域X的值，Γ是χ相對(duì)于論域X的隸屬度，Γ∈[0，1]。定義-T1、-T2為2個(gè)模糊集，其語(yǔ)義距離可用D（T1，T2）表示，D（T1，T2）=Δ1-1n∑ni=1|TT1（Γi）-TT2（Γi）|。同時(shí)也可以加權(quán)科夫基距離來(lái)進(jìn)行定義。對(duì)象T1，T2，…，Tn構(gòu)成一個(gè)有限集合，即模糊集R。這里的每個(gè)對(duì)象Ti均與其值域d（Ti）成對(duì)應(yīng)關(guān)系。由上述模糊數(shù)的定義可知，每個(gè)對(duì)象Ti在其值域上所有的分布值共同組成了它的模糊集，這一集合便是對(duì)象Ti的模糊值域。因此，對(duì)象模糊值域也可分為兩類(lèi)：有限和無(wú)限，固Ti={（α，Γ）|α∈X}中，若X為有限的對(duì)象模糊值域，則上式可由Ti=∑Ti（αi） /αi代替，若X為無(wú)限的對(duì)象模糊值域，則上式可由Ti=∫Ti（αi）/αi代替。其中的“/”只是一個(gè)特定符號(hào)，僅用來(lái)說(shuō)明論域X中對(duì)象α和隸屬度Ti（αi）間的相互對(duì)應(yīng)關(guān)系，并不是普通意義上的分?jǐn)?shù)線；式中的“∫”及“∑”也不同于積分及求和的一般定義，均用來(lái)表示論域X中對(duì)象α和隸屬度Ti（αi）間相互對(duì)應(yīng)關(guān)系的總體。模糊數(shù)可分為定性模糊數(shù)據(jù)和定量模糊數(shù)據(jù)，在處理定性的模糊數(shù)據(jù)時(shí)，可僅做“=”及“≠”處理，而在處理定量模糊數(shù)據(jù)時(shí)，我們要做大小比較。在特定的時(shí)間內(nèi)發(fā)生的事件，其實(shí)際模糊值和時(shí)間的關(guān)系可表示為模糊數(shù)據(jù)-T=（α，Γ），若Γ的值為0，則α不存在，在這里模糊值Γ與時(shí)間t的關(guān)系可以用一個(gè)映射函數(shù)來(lái)表示。

3 結(jié)論

本文中我們?cè)谀：碚摰幕A(chǔ)上建立了1NF模糊時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)模型，以對(duì)確定的及不確定的模糊時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)做出模擬表達(dá)。同時(shí)還做了相關(guān)規(guī)則及操作元素的語(yǔ)義演算和分析。并介紹了模糊時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)模型理論，引進(jìn)了模糊映射知識(shí)，利用模糊的時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)將事件的不確定性映射出來(lái)，從而提高了時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)有關(guān)模糊時(shí)態(tài)信息的直觀性。

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