Thuật toán tụ năng lượng BEA (bond energy algorithm) trong thiết kế cơ sở dữ liệu phân tán tuyển sinh trung học phổ thông tỉnh thái nguyên​

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THƠNG DƯƠNG VĂN LƯƠNG THUẬT TỐN TỤ NĂNG LƯỢNG BEA (BOND ENERGY ALGORITHM) TRONG THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU PHÂN TÁN TUYỂN SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG TỈNH THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH THÁI NGUN - 2016 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ii ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THƠNG DƯƠNG VĂN LƯƠNG THUẬT TỐN TỤ NĂNG LƯỢNG BEA (BOND ENERGY ALGORITHM) TRONG THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU PHÂN TÁN TUYỂN SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG TỈNH THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60 48 01 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Đỗ Trung Tuấn Thái Nguyên, 2016 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn iii Lời cam đoan Tôi cam đoan những kết quảtrong luâṇ văn là của viêcc̣ ti ̀m hiểu, có trích dâñ và tham chiếu đến nguồn tư liệu tin câỵ Nôị dung luâṇ văn không chép từ kết quảcủa luâṇ văn, luâṇ án khác Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn iv Lời cảm ơn Trước tiên, xin gửi lời cảm ơn đến trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông Thái Nguyên, tạo điều kiện và tổ chức khóa học này để tơi có thể có điều kiện tiếp thu những kiến thức mới, có thời gian học tập và hoàn thành luận văn cao học này Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô truyền đạt cho những kiến thức quý báu trình học tập và làm luận văn Tôi chân thành cảm ơn ta bè lớp giúp đỡ, động viên tơi q trình học tập thực luận văn Cuối cùng, tơi xin gửi thành quả này tới gia đình và người thân của tơi, những người hết lịng tạo điều kiện và động viên tơi để tơi có kết quả ngày hơm Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn v Mục lục Lời cam đoan iii Lời cảm ơn .iv Mục lục v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii CÁC BẢNG, HÌNH VẼ ix MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài .1 Cấu trúc luận văn .5 Chương KHÁI NIỆM VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU PHÂN TÁN 1.1 Hệ thống sở liệu tập trung 1.2 Giới thiệu hệ thống sở liệu phân tán 1.3 Ưu điểm, nhược điểm hệ thống sở liệu phân tán .9 1.3.1 Ưu điểm .9 1.3.2 Khuyết điểm 10 1.4 Các đặc điểm hệ thống xử lý phân tán .10 1.5 Kiến trúc hệ CSDL phân tán 11 1.6 Các hệ thống phân tán 13 1.6.1 Mơ hình khách chủ 13 1.6.2 Mơ hình phân tán ngang hàng 14 1.6.3 Mơ hình nhân bản - phụ 15 1.6.4 So sánh mơ hình 16 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn vi 1.7 Nhu cầu sở liệu phân tán 16 1.7.1 Công tác tuyển sinh THPT tỉnh Thái Nguyên 16 1.7.2 Hạ tầng sở liệu giáo dục Thái Nguyên .19 1.7.3 Hạ tầng dịch vụ Internet Thái Nguyên ứng dụng cho giáo dục 20 1.7.4 Nhu cầu thiết kế sở liệu phân tán phục vụ công tác tuyển sinh THPT 22 1.8 Kết luận chương .24 Chương 25 CƠ SỞ LÍ THUYẾT LIÊN QUAN 25 2.1 Phân đoạn liệu .25 2.1.1 Giới thiệu 25 2.1.2 Nhu cầu phân đoạn liệu 26 2.1.3 Các điều kiện ràng buộc thiết kế phân đoạn 27 2.2 Phân đoạn ngang 28 2.3 Phân đoạn dọc 28 2.3.1 Giới thiệu 28 2.3.2 Quá trình phân đoạn 29 2.3.4 Thuâṭtoán tụ lượng BEA ứng dungg 30 2.3.5 Xác định ma trận sửdungg thuộc tính 35 2.3.6 Xây dựng ma trận hấp dẫn xếp cụm 36 2.3.7 Phân đoạn ma trận hấp dẫn 43 2.4 Kết luận chương .50 Chương 51 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn vii THỬ NGHIỆM VÀ ỨNG DỤNG THỰC TẾ 51 3.1 Hệ thống sở liệu phục vụ tuyển sinh THPT Sở 51 3.1.1 Sơ đồ sở liệu phân tán 51 3.1.2 Các truy cập liệu từ trường 52 3.2 Phân đoạn dọc 52 3.2.1 Đặt vấn đề 52 3.2.2 Áp dụng thuâṭtoán tụ lượng BEA .53 3.2.3 Thực với liệu cụ thể 56 3.3 Các sơ đồ thuật toán 58 3.3.1 Chương trình 58 3.3.2 Thuật toán phân đoạn ma trận hấp dẫn phân cụm .58 3.3.3 Thuật tốn tìm phần trên, phần ma trận hấp dẫn59 3.4 Kết luận chương .61 KẾT LUẬN 62 Kết quả luận văn đạt 62 Phương hướng tìm hiểu thực nghiệm luận văn 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 Tiếng Việt 64 Tiếng Anh 64 PHỤ LỤC 65 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CLR Server Common Language Runtime CNTT Công nghệ Thông tin CSDL Cơ sở liệu CSDLPT Cơ sở liệu phân tán DB Database, sở liệu DB2 Tên sở liệu IBM DD Data Dictionary DDB Distributed DataBase DDBMS Distributed Data Base Management System GDDT Giáo dục đào tạo GV Giáo viên HS Học sinh ICT Công nghệ thông tin truyền thông IDE Integrated Development Environment ISO International Organization for Standardization Khách/ chủ Mơ hình hệ thống máy - máy dự phịng Multitier Client – Server Mơ hình đa khách - chủ Peer - to - Peer Mơ hình nhóm làm việc RCS Revision Control System SQL Structured Query Language THPT Trung học phổ thong VNPT Vietnam Posts and Telecommunications Group XML eXtensible Markup Language Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ix CÁC BẢNG, HÌNH VẼ Hình 1.1: Mơi trường CSDL tập trung Hình 1.2 Hệ thống sở liệu phân tán Hình 1.3: Môi trường CSDL phân tán Hình 1.4: Sơ đồ tạo CSDL phân tán 11 Hình 1.5: Sơ đồ trình tạo CSDL phân tán 12 Hình 1.6 Hệ thống khách/ chủ 14 Hình 1.7 Mơ hệ thống Khách/ chủ 15 Bảng 1.1: So sánh mơ hình phân tán 16 Hình 1.8 Trang Web Sở GDDT Thái Nguyên 16 Hình 1.8 Một số trang Web trường 17 Bảng 1.2 Các trường THPT mạng lưới phân tán tỉnh Thái Ngun 17 Hình 1.10 Cổng thơng tin điện tử liên quan đến sở liệu văn bản .19 Hình 1.11 Cơ sở liệu tập trung 23 Hình 1.12 Hình dạng thí dụ sở liệu phân tán công tác tuyển sinh 24 Hình 2.1 Minh họa phân đoạn ổ đĩa 25 Hình 2.2 Phân đoạn liệu 26 Hình 2.3 Minh họa tách bảng .29 Hình 2.4 Bảng liệu biết thiết kế sở liệu 30 Bảng 2.1 Dữ liệu từ hình .30 Hình 2.5 Thí dụ mức tụ lượng ME 32 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn x Hình 2.6 Chương trinh̀ SQL để khai báo lược đồ 35 Bảng 2.2 Quá trình Pk truy cập Ci 35 Hình 2.7 Ma trận sử dungg thuộc tính .35 Hình 2.8 Các tần suất truy cập trình Pj .36 Bảng 2.3 Các AFF tính dựa ACC, kết quả hình 36 Hình 2.9 Ma trận hấp dẫn xếp cụm 37 Hình 2.10 Ma trận hấp dẫn xếp cụm với đường chéo tính lại .37 Hình 2.11 Thí dụ tính BOND (C1, C3) 38 Hình 2.12 Xét C3 cặp C1, Cp hình thành .38 Hình 2.13 Thuộc tính C3 đặt C1, Cp CONT (C1, C3, Cp) đạt max 39 Hình 2.14 Vị trí tương đối trước xét C4 40 Hình 2.15 Kết quả xếp cột C4 41 Hình 2.16 Cột C5 cần xếp bốn cột có 41 Hình 2.17 Ma trận hấp dẫn cuối 43 Hình 2.18 Ma trận hấp dẫn cuối xếp 43 Hình 2.19 Ma trận sử dungg thuộc tính, hình 4, cho T truy cập nhiều Ai 44 Hình 2.20 Chọn điểm x 45 Hình 2.21 Ma trận đầu vào cho việc tìm x lần đầu 46 Hình 2.22 Ma trận đầu vào C5, C5 47 Hình 2.23 Chuyển vị sau lần tính giá trị cực đại 47 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 60 Tìm điểm tách ma trận hấp dẫn Lấy giá trị khởi đầu cho Dưới, Trên, Trái, Phải… i_dưới :=1 i_trên := 1; Dưới (i_dưới) := tổng giá trị cột i+1 đến n Trên (i_trên) := tổng giá cột từ đến i K:=1 PC(k, 1) hay PC(k,2) có TRÊN s P_hai tăng thêm phần tử đ P_dưới tăng thêm phần tử s K d); {doi vi tri tren vecto chiso } xep (chiso, ix_new, iy_new); end; {CTC vitri} Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 67 procedure tim_P (x: integer; var p_tren, p_duoi, p_hai: vect); { dua tren vi tri x tren duong cheo, xac dinh cac tap qua trinh P_TREN, P_DUOI, P_HAI} { vecto p_tren co dang [1]: so cac cot thuoc tinh; [i]: ten cot} var trai, phai: vect; begin {gan gia tri dau vecto } p_tren [1]:= 0; p_duoi [1]:= 0; p_hai [1]:= 0; phai[1]:= 0; trai[1]:= 0; {tao DUOI, TREN} for j:= x to n begin phai [1]:= phai [1] +1; w:= phai[1]; phai [w]:= thtinh[j]; end; for j:=1 to x-1 begin trai [1]:= trai[1]+1; w:= trai [1]; trai [w]:= thtinh[j]; end; w1:= trai [1]; w2:= phai [1]; {xet L qua trinh Pk} for k:=1 to l begin b_trai:= false; b_phai:= false; for j:=1 to w1 if (pc[k, 1] = trai [j+1]) or (pc[k, 2] = trai [j+1]) then b_trai:= true; for j:=1 to w2 if (pc[k, 1] = phai[j+1]) or (pc[k, 2] = phai[j+1]) then b_phai:= true; if b_trai and not (b_phai) then begin {tang P_TREN} p_tren [1]:= p_tren [1] +1; w:= p_tren[1]; p_tren[w]:= k; end; if b_phai and not (b_trai) then begin {tang P_DUOI} p_duoi [1]:= p_duoi[1] +1; w:= p_duoi[1]; p_duoi[w]:= k; end; Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 68 if b_phai and b_trai then begin {tang P_HAI} p_hai[1]:= p_hai[1] +1; w:= p_hai[1]; p_hai[w]:= k; end; end; {k} end; {tim_P} begin {se doc vao n_max=15, l_max=10, m_max=10 } n:= 10; m:= 4; l:= 8; {gan gia tri cac thuoc tinh, tuc Ci} for i:=1 to n thtinh [i]:= i; {file ket qua trung gian} assign (fkq, 'fkq.txt'); rewrite (fkq); {doc so lieu thong ke su dung ca thuoc tinh } assign (fpc, 'fpc.txt'); reset (fpc); for i:=1 to l begin read (fpc, pc [i, 1]); readln(fpc, pc [i, 2]); end; {kiem tra} writeln (fkq, ' tan so truy cap cot Cj cua qua trinh Pk '); for i:=1 to l begin write (fkq, ' ', pc[i, 1]); writeln(fkq, pc[i, 2]); end; {doc thong ke su dung Pk tai cac tram Sj} assign (facc, 'facc.txt'); reset (facc); for i:=1 to l begin for j:=1 to m read (facc, acc[i, j]); readln(facc); end; {kiem tra ACC} for i:=1 to l begin for j:=1 to m write (fkq, ' ', acc[i, j]); Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 69 writeln(fkq); end; {tinh AFF} for i:=1 to l begin aff [i]:=0; for j:=1 to m aff[i]:= aff[i] + acc[i, j]; end; {kiem tra} writeln (fkq, ' hap dan, theo qua trinh '); for k:=1 to l writeln (fkq, aff[k]); {tinh ma tran hap dan HD } for i:=1 to n for j:=1 to n hd[i, j]:=0; for k:=1 to l begin i:= pc[k, 1]; j:= pc[k, 2]; hd[i, j]:= aff[k]; hd[j, i]:= aff[k]; end; for j:=1 to n begin w:=0; for i:=1 to n begin hd2 [i, j]:=hd[i, j]; w:= w+ hd [i, j]; end; hd2 [j, j]:= w; {hd2 co duong cheo } end; {in ma tran hap dan xep cum } writeln (fkq, ' ma tran hap dan xep cum '); for i:=1 to n begin for j:=1 to n write (fkq, ' ', hd [i, j]); writeln(fkq); end; writeln (fkq, ' ma tran hap dan xep cum DUONG CHEO '); for i:=1 to n begin for j:=1 to n write (fkq, ' ', hd2[i, j]); writeln(fkq); end; Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 70 {xet C1, C2, C3 Tinh bXYZ} {xay dung vecto chi so, dai n+2} chiso[1]:=0; for i:=2 to n+2 chiso[i]:= i; for i:=4 to n+1 vitri (chiso, i); {kiem tra chi so } for i:= to n+2 write (fkq, ' ', chiso[i]); writeln (fkq); { - phan doan -} for i:= n downto begin MAX:= -11111; {so nho} gia_t:=0; gia_d:= 0; gia_h:=0; tim_P (i, p_tren, p_duoi, p_hai); {tinh gia} w:= p_tren[1]; for j:=1 to w gia_t:= gia_t + aff[j+1]; w:= p_duoi[1]; for j:=1 to w gia_d:= gia_d + aff[j+1]; w:= p_hai[1]; for j:=1 to w gia_h:= gia_h + aff[j+1]; w:= gia_t * gia_d - gia_h*gia_h; if (max < w) then begin max:= w; i_tach:= i; {vi tri phan doan} end; if not (i=n) then BEGIN {hoan vi HD2, dong cuoi len tren, thtinh dau ve cuoi} {dong} for j:=1 to n tg[j]:= hd2[n, j]; for i:=n downto for j:=1 to n hd2[i, j]:=hd2[i-1, j]; for j:=1 to n hd[1, j]:= tg[j]; {thtinh} for i:=1 to n tg[i]:= hd2[i, n]; for j:=n downto for i:=1 to n hd2[i, j]:=hd2[i, j-1]; for i:=1 to n hd[i, 1]:= tg[i]; {cap nhat thtinh} w:= thtinh[1]; for j:=n downto thtinh[j]:= thtinh[j-1]; thtinh[1]:= w; Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 71 {in kiem tra HD2 sau hoan vi} writeln (fkq, ' ma tran hap dan HD2 sau hoan vi '); w:= i-n+1; writeln (fkq, 'Lan thu: ', w); for i:=1 to n begin for j:=1 to n write (fkq, ' ', hd2[i, j]); writeln(fkq); writeln (fkq, ' cot thuoc tinh '); for j:=1 to n write (fkq, ' ', thtinh[j]); writeln(fkq); end; END; end; {i} {da co i_tach, ung voi max Phan quan he, theo vecto thtinh} {su dung kí hieu R1, R2 cho quan he tach ra} R1 [1]:= i_tach -1; {so cac thuoc tinh R1} for j:=1 to i_tach-1 R1[j+1]:= thtinh[j]; R2[1]:= n-i_tach+2; {so thuoc tinh R2, cong voi thuoc tinh khoa C1} for j:=2 to n-i_tach+1 R2[j]:= thtinh[i_tach+j-2]; R2[2]:=thtinh[1]; {in ket qua phan doan} writeln(fkq, ' KET QUA PHAN DOAN '); writeln (fkq, ' QUAN HE R1:'); w:= R1 [1]; for j:=1 to w write (fkq, ' ', R1[j]); writeln(fkq); writeln (fkq, ' QUAN HE R2:'); w:= R2 [1]; for j:=1 to w write (fkq, ' ', R2[j]); writeln(fkq); {doc ten thuoc tinh} assign (fthtinh, 'fthtinh.txt'); reset (fthtinh); for j:=1 to n readln(fthtinh, ten_tht[j]); {in ket qua tren man hinh} writeln (' Quan he thu nhat R1 '); for j:=1 to R1[1] begin w:=R1 [j+1]; writeln (' Thuoc tinh ', j:2, ten_tht[w]); end; writeln (' Quan he thu hai R2 '); for j:=1 to R2[1] begin w:=R2 [j+1]; writeln (' Thuoc tinh ', j:2, ten_tht[w]); end; readln; end Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ... thiết kế phân đoạn dọc sở liệu phân tán Vì vậy, học viên chọn đề tài: ? ?Thuật toán tụ lượng BEA (Bond Energy Algorithm) thiết kế Cơ sở dữ liệu phân tán tuyển sinh Trung học phổ thông tỉnh Thái. .. HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THƠNG TIN VÀ TRUYỀN THƠNG DƯƠNG VĂN LƯƠNG THUẬT TỐN TỤ NĂNG LƯỢNG BEA (BOND ENERGY ALGORITHM) TRONG THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU PHÂN TÁN TUYỂN SINH TRUNG HỌC... thuât? ?toán tụ lượng phân đoạn dọc, trình thiết kế sở liệu phân tán Thái Nguyên Các kết quả ứng dungg phân tích, thiết kế xây dựng sở liệu phân tán, phục vụ công tác tuyển sinh trường Trung học Phổ