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关键词： dynamic programming   parameterized algorithmics   bounded treewidth   database systems   SQL   relational algebra   counting  

摘要： Bounded treewidth is one of the most cited combinatorial invariants in the literature. It was also applied for solving several counting problems efficiently. A canonical counting problem is #Sat, which asks to count the satisfying assignments of a Boolean formula. Recent work shows that benchmarking instances for #Sat often have reasonably small treewidth. This paper deals with counting problems for instances of small treewidth. We introduce a general framework to solve counting questions based on state-of-the-art database management systems (DBMSs). Our framework takes explicitly advantage of small treewidth by solving instances using dynamic programming (DP) on tree decompositions (TD). Therefore, we implement the concept of DP into a DBMS (PostgreSQL), since DP algorithms are already often given in terms of table manipulations in theory. This allows for elegant specifications of DP algorithms and the use of SQL to manipulate records and tables, which gives us a natural approach to bring DP algorithms into practice. To the best of our knowledge, we present the first approach to employ a DBMS for algorithms on TDs. A key advantage of our approach is that DBMSs naturally allow for dealing with huge tables with a limited amount of main memory (RAM).

关键词： 数据库系统  

ISBN: (纸本)9787567651470

摘要： 本书稿以培养数据管理应用型人才为目标，系统全面地阐述了数据库系统的基础理论知识、基本方法与应用技术。本书稿总共包含4篇13章内容，第1篇为基础篇，包括绪论、关系数据库、关系数据库标准语言SQL；第2篇为设计及应用篇，包括关系数据库理论、实体—联系建模、数据库设计、数据库编程、数据库设计案例；第3篇为管理篇，包括数据库安全性、数据库恢复、并发控制、关系査询优化；第4篇为新技术篇，包括数据库的发展及新技术。

关键词： 数据库系统  

ISBN: (纸本)9787111695585

摘要： 本书全面系统地讲述了数据库技术和应用，全书共15章，内容包括数据库系统基础知识、关系数据库系统及DM数据库的安装与使用、使用DM_SQL管理数据库和表、使用DM_SQL管理表数据、视图和索引、DM数据库触发器与事件调度器、DM数据库存储过程与函数、用户与授权管理、事务与DM数据库的多用户并发控制、DM数据库备份与还原、数据库设计方法、DM数据库编程、数据库应用系统开发实例等内容。本书还以DM数据库为背景，介绍了数据库技术的实现，包括数据库和数据表的维护、查询与统计、视图管理、存储过程和触发器的管理、用户管理、约束和默认管理、数据库的备份和还原、存储过程等内容，使读者可以充分利用DM数据库平台深刻理解数据库技术的原理，达到理论和实践紧密结合的目的。

关键词： 数据库系统   日志结构合并树   更新密集型负载   垃圾回收机制   混合负载   键值分离   负载均衡   AI4DB  

摘要： 存储模型是线上系统稳定运行的基础,为各种关键性应用业务提供了高效存储和检索功能,是数据库管理系统中不可或缺的组成部分。而随着移动互联网、云计算产业、物联网等行业的快速迭代,数据存储正以指数级增长。这一现象给数据库系统中的存储模型带来了巨大的挑战。基于日志结构合并树(Log-Structured Merge-Tree,LSM-tree)实现的存储模型采用了异步更新(Out-of-place Update)方式和层次存储管理结构,能够将处理写请求的小颗粒随机写聚集成大颗粒连续写从而充分利用持久化存储硬件的带宽,因此具有高吞吐能力和高空间利用率并被广泛应用在各种数据库系统的存储模型中。随着业务的不断更新迭代,应用负载也向多样化的趋势发展,数据库系统面临的工作负载也逐渐变得复杂化和多样化。而日志结构合并树作为一种写优化的数据结构,在面对数据库系统的复杂和多样化负载时,现有的研究工作仍然存在一些不足且拥有进一步优化的空间。首先,日志结构合并树的异步更新方式让数据库系统在处理更新操作时存在更多可能性。更新操作产生的大量无效的旧版本数据在磁盘空间利用率、读写性能上都产生了较大影响,而现有的垃圾回收机制决定了日志结构合并树不能立即将其从系统中剔除。另一方面,数据库系统通常将增量存储或者全量存储作为系统唯一的更新操作的数据存储方式,如何细粒度地为每个更新操作选择合适的更新方式也值得研究。其次,日志结构合并树中频繁地触发合并操作会让系统的写性能存在较大的波动,而现有的优化手段通常是以牺牲查询性能为代价提升系统的写性能。因此,在保证稳定的写性能的前提下,提升日志结构合并树的范围查询性能是数据库系统的主要优化目标。最后,随着数据量的爆发式增长,单机的存储系统架构逐渐向分布式架构发展。在持续批量摄入数据的高并发场景中,基于日志结构合并树实现的分布式数据库系统面临的主要问题是各个存储节点承担的合并压力不同,导致应用不能充分利用分布式系统的高吞吐和高并行性的能力来完成数据摄入任务。尽管已有的一些负载均衡算法能够在一定程度上减少合并负载不均衡的现象,但是这些方法通常考虑的影响因素比较单一,不能够适用各种不均衡场景。因此,无论是在单机架构还是分布式架构下,数据库系统中的日志结构合并树在各种不同类型的工作负载下的性能仍然值得进一步研究和探索。基于上述三个关键问题,本文的主要工作和贡献总结如下:(1)针对日志结构合并树中的更新操作引起的垃圾回收问题以及更新操作如何选择更新方式问题,本文提出了快速的垃圾回收机制以及设计了一种自适应更新选择策略。首先,为了减少大量无效的旧版本数据在磁盘中的存活时间,本文设计了快速的垃圾回收机制。该机制将垃圾回收中识别无效的旧版本数据和删除旧版本数据两部分工作分开,为系统在控制写放大、空间放大等问题上提供了灵活性。并且能够保证每条被逻辑删除的数据能够只经历一次合并操作就能被永久地删除。另一方面,对于更新操作是否选择增量存储还是全量存储的方式,本文设计了一种自适应判断机制。该机制能够根据每个更新操作的特征选择合适的更新方式,从而在系统的写放大和读放大方面做到很好的权衡。(2)针对在混合负载中读写性能存在相互制约的问题,本文基于键值分离技术设计了读写均衡的键值数据库TargetedKV。为维护稳定高效的写入性能的同时不降低范围查询的性能,本文首先在SSTable层面采用键值存储分离方案。该方案支持在日志结构合并树重新组织数据时只维护磁盘组件的每层Key完全有序,维护Value部分有序,从而实现较低的写放大的同时满足范围查询的延迟需求。此外,本文还将磁盘组件的数据按照主键顺序分成多个数据分区,利用查询负载的局部性特征来指导合并操作,从而能够快速将某一范围的数据聚集在少数文件中,进一步提升范围查询的性能。(3)针对基于日志结构合并树实现的分布式数据库系统中存在的合并负载不均衡问题,本文提出了一个基于机器学习的均衡框架LeaBalancer。分布式数据库系统通常采用范围分区的方式实现水平扩展功能,而本文考虑到影响每个范围分区数据合并效率的各种因素,并通过机器学习方法将这些因素融合在一起来预测每个数据分区完成数据合并的时间。基于预测结果,本文分别设计了单节点调度策略和多节点之间的调度策略。通过两层调度方案,LeaBalancer可以在尽量少迁移数据的情况下完成节点之间的合并负载的均衡。综上所述,本文深入研究了数据库系统中基于日志结构合并树实现的存储模型在垃圾回收、范围查询、负载均衡等方面的研究工作存在的不足,并且基于不同场景特点提出了三种优化方案。前面两个工作主要解决单机架构下键值数据库的读写性能均衡问题以及更新操作引起的垃圾回收和更新数据存储问题。而最后一个工作主要探讨分布式架构下的日志结构合并树的合并负载不均衡问题,并给出了相应的调度方案。基于

关键词： 航空发动机结构件   切削参数   数据库   混合推理   NX二次开发  

摘要： 在航空发动机结构件数控加工过程中,合理地确定切削加工参数,对提高生产效率、加工精度和表面质量,降低生产成本有着重要的意义。目前,航空发动机结构件数控加工参数主要由工艺人员查询切削参数手册,经验试切或根据加工工艺经验给出,但通过这些方法获取的切削参数针对性不强,准确性不高,无法充分发挥数控加工机床、加工刀具的切削性能,提高加工效率。为实现航空发动机结构件高效数控加工,从而提高加工质量,本文通过分析航空发动机结构件的加工工艺,提炼出影响切削加工参数选择的主要因素,据此建立适用于航空发动机结构件加工的切削参数数据库系统理论模型,提出了一种基于规则混合推理的切削参数加载方法,推荐切削参数;并设计了切削参数目标优化模型,可选择性地对加载推荐的切削参数进行优化,实现了切削参数的自动加载与优化。首先,本文基于航空发动机结构件制造工艺过程对切削数据库系统进行数据、功能、安全需求分析,明确数据库存储数据对象、实现目标与功能模块。在此基础之上,对切削数据系统进行模型设计,绘制出各数据E-R模型,设计数据表结构及字段信息。最终确定系统总体架构与使用流程。其次,通过分析航空发动机结构件的加工工艺,考虑实际加工条件与影响切削加工参数的主要因素,采用产生式知识规则表示方法,设计切削加工参数知识规则,建立适用于航空发动机结构件加工的切削参数知识规则库,提出一种基于规则的切削参数混合推理算法,实现根据用户输入,智能推理切削参数。然后,在推理获得切削参数的基础上,根据实际加工过程,构建切削参数目标优化模型,确定优化变量、优化目标、约束条件。基于遗传算法求解优化后的切削用量,对推理的切削参数做进一步优化。最后,数据库系统采用B/S软件架构模型,以MySQL作为数据库服务器,NX软件作为客户端,利用NX二次开发技术,将数据库系统与加工软件NX相集成,完成系统界面、功能设计与开发,并以航空发动机典型结构件对开式机匣为案例,演示开发的系统使用方法及流程,验证系统功能的有效性。从案例中可以看出,通过使用开发的数据库系统,实现了航空发动机结构件数控加工过程中切削参数的智能推理与优化,有效减轻工艺人员设计负担,提高零件加工效率。

关键词： 切削数据库   多元特征   案例推理   多目标优化   工艺决策  

摘要： 随着工件结构的日趋复杂,难加工材料的逐渐普及,切削加工工艺的合理制定变得越来越困难。切削数据库系统作为切削加工领域的智能制造软件,在合理制定加工工艺、提高加工效率、提升工件质量和降低生产成本等方面起到明显作用。本文通过分析现有切削数据库的特点和发展趋势,基于加工过程中的多元特征,结合案例推理、多目标优化和工艺决策算法,研究与开发一具备切削加工工艺智能推荐和切削参数优化功能的基于多元特征的切削数据库系统。首先,分析切削加工过程的多元特征特点,对工艺特征进行表示和分类,在此基础上建立工艺案例库,采用案例推理技术进行切削加工工艺的智能推理,使用最近邻居法进行案例检索,并给出1Cr18Ni9Ti不锈钢棒料车削加工问题的案例推理实例。其次,研究硬质合金刀片车削加工1Cr18Ni9Ti不锈钢问题,开展切削力、断屑和磨损实验,分析了不锈钢材料的切削特点和切削参数对切削性能的影响,为后续多目标优化建立目标函数和约束条件提供数据基础。随后,结合多目标优化算法和TOPSIS工艺决策法进行切削参数优化研究,在切削实验的基础上建立了最低切削合力及最小加工时间的目标函数,并设置约束条件,采用NSGA-Ⅱ算法进行多目标优化,并采用TOPSIS方法进行优化结果的工艺决策,建立切削参数智能优化模块,并将优化结果收录于案例库。最后,结合Python汇编语言、MySQLDBMS和前端开发技术,在PyCharm2020.1平台上进行B/S结构的切削数据库系统的开发。从软件工程的思想出发,分析了该切削数据库系统的各项需求,确定了切削数据库系统的结构。设计了数据查询检索、案例推理、切削参数的多目标优化、工艺决策、数据和用户管理五个模块,并对切削数据库系统的各项功能模块和界面进行了说明。

关键词： 上海   花境   IPA分析法   数据库系统   深度学习  

摘要： 花境具有景观效果自然、变化丰富、生态效益高等优点,在我国北京、上海、杭州、深圳、成都等城市中均取得了良好发展,其中上海是我国第一批进行花境建设的城市之一,花境设计经验较为丰富。花境设计主要涉及到植物材料的选择与植物设计等方面,对设计师来说存在挑战。此外,从游人的视角出发进行花境设计,有助于提升花境的公共作用。总结优秀花境设计经验、满足公众需求、如何降低花境设计难度,成为急需解决的问题。因此,本研究在梳理国内外相关文献的基础上,实地调研上海地区公园花境,对景观设计特征、植物种类应用特点进行分析,利用IPA法进行评价,并建立植物数据库系统与基于深度学习算法的花境方案生成模型,分析上海市公园绿地花境应用现状,了解公众需求,同时提供可降低设计难度的花境设计工具,为今后的花境设计提供借鉴与参考。主要研究结果如下:（1）系统总结了上海市公园绿地花境景观设计特征。研究发现,花境在设计特征方面存在一定规律:48.1%的花境为林缘花境,79.6%的花境为单面观花境。40.7%的花境面积范围在100-300m,为中型面积花境。超过80%的花境以乔灌木作为背景,前缘设计为曲线式,选用带状植物镶边。平面设计上,组团采用自由斑块组合的形式,2-3m的中型团块平面占比50%-60%。立面设计上,竖线条植物平面占比为5-10%,在长轴上均匀分布,集中在中景。季相设计上,冬季花境景观相对萧条,春季、秋季观赏植物多集中在中景层次,夏季观赏植物会在短轴上稍前于春季植物,冬季观赏植物多集中在背景层次。（2）全面分析了上海市公园绿地花境植物种类的应用情况。发现应用植物共413种,其中多年生花卉>灌木>一二年生花卉>观赏草>乔木>藤本>蕨类。优势科有菊科、唇形科、禾本科、蔷薇科、百合科等。统计了高频植物,75种植物应用频度较高,超过20%;多年生花卉中为玉簪、美人蕉、松果菊、萱草等;木本植物中为红花檵木、红千层、‘金边’胡颓子等。观花植物超过300种,各色系植物均超过100种。夏季植物种类最多,约323种;冬季植物种类较少,约131种。前景植物中主要为多年生草本花卉与一二年生草本花卉,中景植物主要为多年生草本花卉与木本植物,背景植物中主要为木本植物。水平线条植物共162种,竖线条植物共46种。（3）基于IPA法对上海市公园绿地花境景观进行综合评价。在建立花境评价指标体系的基础上,发现游人与专业人士均认为观赏距离指标极度不符合期望水准,是未来花境营造急需提升的方向;满意度打分上,目前花境达到了游人的期望标准,但未达到专业人士的期望水准。同时发现两类人群对于花境的关注要点不同,游人更加看重视觉相关指标,如花境尺度、是否能近距离观赏花境与植物色彩等指标,而专业人士更加看重花境的设计指标,说明目前游人对于花境的专业设计层面理解能力不高,未来应注意提升花境的科普功能。对高满意度花境进行设计共同点分析,发现其均有观赏距离适宜、立面层次丰富、植物应用种类丰富等特点。（4）构建了上海市花境植物数据库系统与基础设计方案深度学习生成模型。在分析国内外优秀植物数据库案例的基础上,构建上海本土花境植物数据库,可以完成431种植物的应用信息查询,实现17项标签的单一及交叉查询与浏览功能。基础设计方案生成模型可以达到输入花境轮廓图、自动生成花境基础方案色块图的功能。后通过花境实践项目验证可行性,发现数据库与方案生成模型可以为设计师提供初步基础方案参考,设计师可以在此基础上进行方案的个性化设计。

关键词： 杀爆战斗部   破片   冲击波   威力场   数据库系统  

摘要： 进行杀爆战斗部威力场研究是杀爆战斗部对目标毁伤评估的基础,为实现杀爆战斗部毁伤威力评估,本文对杀爆战斗部进行结构与特征参数分析,提出杀爆战斗部基于特征的参数化建模方法,建立杀爆战斗部威力场计算模型,开发杀爆战斗部威力场数据库系统,具有良好的应用价值。在杀爆战斗部结构分析的基础上,提出基于特征的参数化建模方法,进行杀爆战斗部特征划分与特征参数分析,建立特征约束方程,给出预制破片的排布计算方法,完成杀爆战斗部特征三维模型的建立;建立杀爆战斗部破片飞散运动模型以及破片和冲击波威力场计算模型,研究基于Unity3D下的破片和冲击波威力场可视化技术,采用Unity3D引擎实现破片飞散可视化、破片射击迹线可视化和冲击波超压分布可视化显示。在杀爆战斗部威力场数据库系统需求分析的基础上,进行系统架构设计,建立杀爆战斗部威力场数据库,数据库包含杀爆战斗部模型信息、破片和冲击波威力场信息;完成杀爆战斗部威力场数据库系统各功能模块设计与开发,系统能够实现杀爆战斗部模型建立、威力场快速计算、威力场可视化显示、威力场数据查询与导出、数据库维护等功能。本文所做研究可为典型杀爆战斗部的设计和杀爆弹对目标的毁伤评估研究提供参考。

关键词： 飞机   毁伤等级   三维等效模型   目标易损性   数据库系统  

摘要： 飞机是现代战争的重要作战单元,分析飞机目标易损性,可为研究武器弹药对飞机的毁伤评估奠定基础。本文以F-22战斗机为典型研究目标,开展飞机易损性研究,构建了典型飞机目标易损性模型,设计并开发了目标易损性数据库系统,具有较高的实用价值。首先对典型飞机目标的功能与结构进行分析,梳理目标各功能系统,以及各系统的关键部件,建立目标功能结构树,分析各部件的结构特性和位置关系,构建目标三维结构模型;划分典型飞机目标的不同毁伤等级,分析各系统毁伤与部件毁伤模式之间的关系,建立毁伤树,运用材料和结构等效方法,建立部件毁伤等效模型,确定飞机目标毁伤准则与判据。应用参数化建模方法以及Unity3D技术,确定部件等效几何体的结构参数,快速建立飞机目标三维毁伤等效模型,实现目标结构模型和毁伤等效模型的可视化,通过C#编程语言,实现可视化窗口内目标模型的行为控制以及目标模型与操作界面的交互显示;分析典型飞机目标易损性数据库系统需求,进行系统架构设计和功能模块设计,构建飞机目标易损性数据库,开发目标易损性数据库系统,系统可用于储存、查询飞机功能与结构分析、毁伤等级与毁伤树、毁伤等效模型及毁伤准则与判据等目标易损性数据,可为毁伤评估提供基础数据。

关键词： 事务处理   数据异常   隔离级别   并发访问控制算法   数据库  

摘要： 数据异常尚没有统一的定义,其含义是指可能破坏数据库一致性状态的特定数据操作模式.已知的数据异常有脏写、脏读、不可重复读、幻读、丢失更新、读偏序和写偏序等.为了提高并发控制算法的效率,数据异常也被用于定义隔离级别,采用较弱的隔离级别以提高事务处理系统的效率.体系化地研究了数据异常以及对应的隔离级别,发现了22种未被其他文献报告过的新的数据异常,并对全部数据异常进行分类.基于数据异常的分类,提出了新的且不同粒度的隔离级别体系,揭示基于数据异常定义隔离级别的规律,使得对于数据异常和隔离级别等相关概念的认知可以更加简明.