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1、第四章 决策支持系统第四章 决策支持系统4.1 4.1 决策支持系统的原理和结构决策支持系统的原理和结构4.2 4.2 模型库系统模型库系统4.3 4.3 决策支持系统的开发技术决策支持系统的开发技术4.4 4.4 决策支持系统的设计与开发决策支持系统的设计与开发4.5 4.5 决策支持系统实例决策支持系统实例4.1 决策支持系统的原理和结构4.1.1 4.1.1 决策支持系统基本原理决策支持系统基本原理4.1.2 4.1.2 决策支持系统两类基本结构决策支持系统两类基本结构4.1.3 4.1.3 决策支持系统的统一结构形式决策支持系统的统一结构形式4.1.1 决策支持系统基本原理一、辅助决策
2、方式一、辅助决策方式二、决策支持系统的特色二、决策支持系统的特色 l.l.以数据形式辅助决策以数据形式辅助决策如，分析企业的经营情况（销售、产量、如，分析企业的经营情况（销售、产量、利润、客户、纳税数据等）。利润、客户、纳税数据等）。MISMIS是进行大量数据处理以数据形式辅助是进行大量数据处理以数据形式辅助决策的。从这一点上讲，决策的。从这一点上讲，DSSDSS与与MISMIS相同。相同。一、辅助决策方式一、辅助决策方式 2.2.以模型和方法的形式辅助决策以模型和方法的形式辅助决策模型是对现实系统的抽象。模型是对现实系统的抽象。运筹学的研究在于建立模型和方法运筹学的研究在于建立模型和方法实现
3、辅实现辅助决策助决策。3.3.以多模型组合形式辅助决策以多模型组合形式辅助决策如，模型软件包如，模型软件包决策支持系决策支持系统统正是按正是按这这种形式的种形式的辅辅助决策助决策方式的需要建立起来的。方式的需要建立起来的。二、决策支持系统的特色强强调调“数据数据”、“模型模型”和和“对话对话”结合起来解决半结构化和非结构化问结合起来解决半结构化和非结构化问题。题。对对“数据数据”的要求是数据处理功能的要求是数据处理功能,即对即对数据的存取、数据的检索、产生报表和图形。数据的存取、数据的检索、产生报表和图形。对对“模型模型”的要求是利用模型的要求是利用模型,特别是优特别是优化模型得出辅助决策信息
4、。化模型得出辅助决策信息。对对“对话对话”的的要求是能修改模型要求是能修改模型,从而改变从而改变方案达到更大范围内的辅助决策。方案达到更大范围内的辅助决策。DSSDSS三部件三部件结构结构的进步点在于：的进步点在于：1.1.模型库系统模型库系统（模型库管理系统（模型库管理系统+模型库）模型库）在在MISMIS中中：使使用用的的模模型型数数量量较较少少,不不必必建建立模型库。立模型库。在在运运筹筹学学中中：单单模模型型辅辅助助决决策策,一一般般模模型型软软件件包包就就可可以以满满足足要要求求,不不必必建建立立模模型型库库系统。系统。DSSDSS将将众众多多的的模模型型按按一一定定的的结结构构形形
5、式式组组织织起起来来便便利利于于多多模模型型的的管管理理、单单模模型型的的运运行、模型的组合运行。行、模型的组合运行。2.2.“模模型型”、“数数据据”和和“对对话话”三三部部件的统一体件的统一体 (1)(1)数据数据库库和模型和模型库库的的结结合合 数数据据库库主主要要用用于于数数据据处处理理,在在决决策策支支持持系系统统中中支支持多模型的持多模型的组组合运行。合运行。对对于于单单模模型型的的运运行行,通通常常不不需需要要数数据据库库,每每个个模模型型用用 自自 己己 的的 数数 据据 文文 件件 就就 可可 以以，如如FORTRAN,PASCAL,CFORTRAN,PASCAL,C等等。运
6、运筹筹学学的的单单模模型型运运行行正正适合于用高适合于用高级语级语言言编编制程序和运行制程序和运行。对对于于多多模模型型的的组组合合运运行行，共共享享数数据据需需放放在在数数据据库库中中。DSSDSS在在运运筹筹学学的的基基础础上上发发展展起起来来,将将模模型型库系统和数据库系统有机结合。库系统和数据库系统有机结合。(2)(2)“对话对话”部件的部件的综综合集成作用合集成作用人机对话一般用于模型运行中的交互人机对话一般用于模型运行中的交互,显显示辅助决策信息和交互信息示辅助决策信息和交互信息,输入需要的输入需要的数据或者控制信息。数据或者控制信息。对对于于DSSDSS的的对对话话部部件件,一一
7、个个主主要要的的任任务务就就是是完完成成三三部部件件的的综综合合集集成成，识识别别问问题题，分分解解问题，问题，达到更强的辅助决策能力。达到更强的辅助决策能力。决策支持系统综合定义决策支持系统综合定义：决决策策支支持持系系统统是是利利用用数数据据库库、人人机机交交互互进进行行多多模模型型的的有有机机组组合合,辅辅助助决决策策者实现科学者实现科学决策的综合集成系统。决策的综合集成系统。4.1.2 决策支持系统两类基本结构一、一、“三部件三部件”结构形式结构形式二、二、“三系统三系统”结构形式结构形式数据部件数据部件它由三个子系统组成，它由三个子系统组成，即即人机交互系统人机交互系统(对话部件对话
8、部件)、模型库系统、模型库系统(模型部件模型部件)、数据库系统数据库系统(数据部件数据部件)。此种结构可以。此种结构可以看作在看作在MISMIS的对话部件和数据部件的基础的对话部件和数据部件的基础上增加了模型部件而形成的。上增加了模型部件而形成的。一、一、“三部件三部件”结构形式结构形式人机交互系统人机交互系统用户用户用户用户数据库管理系统数据库管理系统DBMS模型库管理系统模型库管理系统MBMS数据库数据库(DB)模型库模型库(MB)对话部件对话部件模型部件模型部件DSS的的“三部件三部件”结构形结构形式式各组成部分的功能和技术 (一一)人机对话部件人机对话部件 用用户户通通过过 “人人机机
9、交交互互系系统统”控控制制实实际际DSSDSS的运行。的运行。人机对话部件包括人机对话部件包括的功能的功能:（1 1）提供丰富多彩的显示和对话形式）提供丰富多彩的显示和对话形式 （2 2）输入输出转换）输入输出转换 （3 3）控制决策支持的有效运行）控制决策支持的有效运行 (二二)数据部件数据部件 1.1.数据库存储的组织形式数据库存储的组织形式数数据据库库用用来来存存储储大大量量数数据据,一一般般组组织织成成易易于于进进行行大大量量数数据据操操作作的的形形式式,典典型型的的数数据据组组织织模模型型有有网网络络模模型型、层层次次模模型型、关关系系模模型等形式。型等形式。2.2.数据库管理系统功
10、能数据库管理系统功能n数据库建立、删除、修改、维护数据库建立、删除、修改、维护,数据存数据存储、检索、排序、索引、储、检索、排序、索引、统计统计等功能等功能。关系型关系型网状型网状型层次型层次型 3.3.数据库管理语言体系数据库管理语言体系数据库管理系统语言体系一般由两部分构成：数据库管理系统语言体系一般由两部分构成：(1)(1)数数据据库库定定义义语语言言 (DDL)DDL)：用用于于定定义义数数据据的的结结构构，比比如如创创建建、修修改改或或者者删删除除数数据据库库对对象；如，象；如，CREATE TABLECREATE TABLE，DROP TABLEDROP TABLE等。等。(2)(
11、2)数数据据库库操操作作语语言言 (DML)DML)：提提供供对对数数据据库库中中的的数数据据进进行行操操作作,包包括括数数据据库库的的建建立立、维维护护；数数据据字字典典的的建建立立和和维维护护；数数据据查查询询、检检索索以以及及数数据据处处理理等等手手段段。如如，SELECTSELECT、INSERTINSERT、DELETE DELETE 等。等。（三）模型部件 1.1.模型库的特征模型库的特征模型不同于数据模型不同于数据,模型的模型的2 2种形式种形式:(l)模模型型的的静静态态形形式式:总总是是以以某某种种计计算算机机程程序序形形式式表表示示的的,如如数数据据、语语句句,子子程程序序
12、,对对象象等等。这这种种物物理理形形式式在在模模型型库库中中具具体体为为:模模型型名名称称及及相相关关的的计计算算机机程程序序,模模型型功功能能的的分分类类,模模型型的的输输入入输输出出数数据据,控控制制参参数数等等属属性性。它它可以类似于数据的形式表示出来。可以类似于数据的形式表示出来。(2)(2)模型的动态形式模型的动态形式:它可以以某它可以以某种方法运行种方法运行,进行输入、输出、计算进行输入、输出、计算等处理。这种形式的属性是无法或很等处理。这种形式的属性是无法或很难以类似于数据组织的形式来描述的。难以类似于数据组织的形式来描述的。2.模型库管理系统 静态管理功能和动态静态管理功能和动
13、态(运行运行)管理功能。管理功能。(l)l)模型模型库库的静的静态态管理管理。包括包括：模型模型库库的建立、的建立、删删除除,模型字典的模型字典的维护维护。模型添加模型添加、删删除、除、检检索、索、统计统计等功能等功能。模模型型的的各各种种计计算算机机程程序序的的维维护护,如如源源程程序序、执执行程序等的管理和行程序等的管理和维护维护。(2)(2)模型的模型的动态动态管理。管理。包括包括:控制模型的运行。模型不但可以单独控制模型的运行。模型不但可以单独运行运行,还可以组合运行。能够提供顺序、还可以组合运行。能够提供顺序、选择、循环等三种基本的运行控制机制。选择、循环等三种基本的运行控制机制。负
14、负责责模模型型与与数数据据库库部部件件之之间间的的联联系系。同数据同数据库库管理系管理系统进统进行数据交行数据交换换。3.3.模型库管理系统的语言体系模型库管理系统的语言体系模型库管理系统语言体系包括模型库管理系统语言体系包括两个方面两个方面：(1)(1)模模型型管管理理语语言言(MML)MML)：完完成成对对模模型型的的存储管理和对模型的查询、维护。存储管理和对模型的查询、维护。(2)(2)模模型型的的运运行行语语言言(MRL)MRL)：完完成成对对单单模模型型的的调调用用、运运行行以以及及支支持持模模型型的的组组合合运运行行。对对单单模模型型的的调调用用运运行行用用命命令令来来完完成成；对
15、对模模型型的的组组合合运运行行则则要要求求模模型型运运行行语语言言编编制制成成程序来运行。程序来运行。二、三系统结构形式（一）基本结构（一）基本结构19811981年年R.H.BonezekR.H.Bonezek等人提出了决策支等人提出了决策支持系统持系统(DSS)DSS)的三系统结构形式的三系统结构形式,即由即由语语言系统言系统(LS)LS)、知识系统知识系统(KS)KS)和问题处理和问题处理系统系统(PPS)PPS)三个部分组成。该结构的最三个部分组成。该结构的最大特点在于大特点在于知识系统知识系统，包含了人工智能，包含了人工智能的成分。的成分。用户用户语言语言系统系统问题处问题处理系统理
16、系统知识知识系统系统三系统结构图三系统结构图 1.1.语言系统语言系统提供给决策者的所有语言能力的总和称为提供给决策者的所有语言能力的总和称为语言系统语言系统(LS)LS)。一个语言系统既包含检一个语言系统既包含检索语言索语言,也包含计算机语言。也包含计算机语言。决决策策者者利利用用语语言言系系统统的的语语句句、命命令令、表表达达式式等等来来描描述述决决策策问问题题,编编制制程程序序在在计计算算机机上运行上运行,得出辅助决策信息。得出辅助决策信息。2.2.知识系统知识系统知识系统是问题领域的知识。最基本的知识系知识系统是问题领域的知识。最基本的知识系统由数据文件或数据库组成。数据库的一条记统由
17、数据文件或数据库组成。数据库的一条记录表示一个事实。更广泛的知识是对问题领域录表示一个事实。更广泛的知识是对问题领域的规律性描述。的规律性描述。用定量方式表示为数学模型用定量方式表示为数学模型，数学模型一般用，数学模型一般用方程、方法等形式描述客观规律性。这种形式方程、方法等形式描述客观规律性。这种形式的知识称为过程性知识。的知识称为过程性知识。用定性方式描述用定性方式描述,一般表现产生式规则一般表现产生式规则。除了数。除了数理逻辑中的公式、微积分公式等这种精确知识理逻辑中的公式、微积分公式等这种精确知识外外,一般表现为经验知识。它们是非精确知识。一般表现为经验知识。它们是非精确知识。3.3.
18、问题处理系统问题处理系统问题处理系统是对描述的决策问题进行识问题处理系统是对描述的决策问题进行识别、分析和求解问题的过程。别、分析和求解问题的过程。问题处理系统必须具有明确的识别问题的问题处理系统必须具有明确的识别问题的能力，它能把问题的陈述转化为相应可执能力，它能把问题的陈述转化为相应可执行的操作方案，什么时候执行什么，什么行的操作方案，什么时候执行什么，什么时候得到问题的解答。时候得到问题的解答。具有问题分析能力。这是一个在模型、知具有问题分析能力。这是一个在模型、知识、数据和用户之间反复交互的过程。识、数据和用户之间反复交互的过程。（二）“三系统”结构形式特点 1.1.强调问题处理系统的
19、重要性强调问题处理系统的重要性 不同的决策问题需要进行的问题处理是不相不同的决策问题需要进行的问题处理是不相同的。如何解决实际问题就是问题处理系统同的。如何解决实际问题就是问题处理系统的关键所在。问题的解决首先需要对问题进的关键所在。问题的解决首先需要对问题进行形式化描述行形式化描述,包括数据、知识的表示，组包括数据、知识的表示，组织织、存取和利用、存取和利用；再再对问题对问题的求解提出方法的求解提出方法和途径和途径,使之能使之能够够得到得到问题问题的解答。在的解答。在问题问题求解求解时时要利用知要利用知识识系系统统中的知中的知识识。2.2.强调语言系统强调语言系统利利用用计计算算机机对对问问
20、题题求求解解、支支持持决决策策是是需需要要通通过过计计算算机机语语言言来来完完成成的的。计计算算机机语语言言种种类类很很多多,目目前前计计算算机机语语言言仍仍属属于于 上上下下文文无无关关文文法法,它它离离自自然然语语言言相相差差较较远远。为为了了有有效效地地进进行行问问题题求求解解,一一般般在在计计算算机机的的输输入入和和输输出出方方面面采采取取简简化化的的自自然然语语言言以以及及有有效效的的人人机机交交互环境来帮助人的理解和使用。互环境来帮助人的理解和使用。可可以以认认为为,语语言言系系统统是是利利用用计计算算机机语语言言来来形形式式化化描描述述问问题题处处理理系系统统和和知知识识系系统统
21、的的,它它使使决策支持系统能在计算机上实现。决策支持系统能在计算机上实现。3.3.把数据、模型、规则统一归为知识系统把数据、模型、规则统一归为知识系统从知识的广义角度看从知识的广义角度看,数据是事实型知数据是事实型知识识,模型是过程性知识模型是过程性知识,规则是产生式规则是产生式知识。这些知识都为解决决策问题提供知识。这些知识都为解决决策问题提供服务。服务。可把可把数据、模型、规则数据、模型、规则统一看成是为问统一看成是为问题处理系统服务的题处理系统服务的知识知识。（三）问题处理系统 问题处理系统是问题处理系统是DSSDSS的核心。的核心。它它的的功功能能包包含含：信信息息收收集集、问问题题识
22、别、模型生成识别、模型生成、问题求解等。、问题求解等。1.1.信息收集信息收集是问题处理的基础。信息收集是问题处理的基础。信息来源信息来源用户、知识系统用户、知识系统。来来自自用用户户的的信信息息借借助助于于语语言言系系统统经经过过编编译译技技术术转转换换成成问问题题处处理理系系统统所所需需要要的的内内部部信信息。息。来来自自知知识识系系统统的的信信息息是是对对数数据据的的存存取取和和对对模型的调用模型的调用,为问题处理系统服务。为问题处理系统服务。2.2.问题识别问题识别完完成成将将实实际际问问题题转转换换成成计计算算机机能能进进行行求求解解的的过过程程。这这要要通通过过对对问问题题的的分分
23、解解、分分析析,建建立立问问题题求求解解的的总总框框架架模模型型。这这种种总总框框架架模模型型包包括括各各组组成成部部分分的的目目标标、功功能能、数数据据和和求求解解要要求求。它它们们一一定定是是能能够够在在计计算算机机上上得得到到解解决决的的,或或者者是是把把它它们们变换成计算机能够求解的。变换成计算机能够求解的。3.3.模型生成模型生成模模型型生生成成重重点点在在于于根根据据问问题题识识别别的的总总框框架架模模型型,生生成成决决策策支支持持系系统统总总框框架架模模型型:决决定定各各组组成成部部分分是是建建立立新新模模型型,还还是是选选择择已已有有的的成成熟熟模模型型；多多模模型型如如何何组
24、组合合；需需要要利利用用哪哪些些数数据据；是采用数值计算模型还是采用知识推理模型。是采用数值计算模型还是采用知识推理模型。4.4.问题求解总模型连接所需的基本模型、所需要总模型连接所需的基本模型、所需要的数据。通过它们之间的接口技术和的数据。通过它们之间的接口技术和系统集成技术把它们组成一个有机整系统集成技术把它们组成一个有机整体体,进行问题求解进行问题求解,得到支持决策的信得到支持决策的信息反馈给决策用户。息反馈给决策用户。4.1.3 决策支持系统的统一结构形式一、对两种观点的讨论一、对两种观点的讨论二、二、DSSDSS的统一形式的统一形式 一、对两种观点的讨论 1.1.对对“对话、模型、数
25、据对话、模型、数据”三部件结构的三部件结构的看法看法 优点：优点：明确了三部件之间的接口关系和集成关系明确了三部件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。便于决策支持系统的设计和关键技术的解决。便于和其它系统区别便于和其它系统区别。和管理信息系统。和管理信息系统 (MIS)MIS)的区别在于的区别在于DSSDSS多了模型部件。和专家多了模型部件。和专家系统系统(ES)ES)的区别在于的区别在于DSSDSS是以模型、数据部件是以模型、数据部件进行数值计算为主体的系统进行数值计算为主体的系统,而而ESES是以定性知是以定性知识进行推理为主体的系统。识进行推理为主体的系统。
26、缺点：缺点：没有突出没有突出 DSS DSS 的问题处理特性的问题处理特性。问题处理。问题处理系统是解决决策问题的核心系统是解决决策问题的核心,它虽然用到模它虽然用到模型和数据型和数据,但对不同的但对不同的 DSS,DSS,问题处理是大问题处理是大不相同的。作为该三部件结构不相同的。作为该三部件结构,可以理解为可以理解为DSS DSS 的问题处理系统隐含在人机交互系统中。的问题处理系统隐含在人机交互系统中。没没有有突突出出语语言言系系统统。DSSDSS所所采采用用的的语语言言有有特特殊殊的的要要求求,它它包包含含数数据据库库语语言言和和高高级级语语言言的的双双重重功功能能。作作为为该该三三部部
27、件件结结构构,可可以以理理解解为为DSSDSS的语言系统也隐含在人机交互系统中。的语言系统也隐含在人机交互系统中。2.对 LS、PPS、KS三系统结构的看法 优点：优点：突出了问题处理系统突出了问题处理系统 的重要性。在设计和的重要性。在设计和开发开发 DSS DSS 时时,应重点考虑决策问题的处理。应重点考虑决策问题的处理。明明确确了了语语言言系系统统在在人人机机交交互互中中的的作作用用。人人机机交交互互是是要要通通过过语语言言系系统统来来完完成成的的。决决策策问问题的形式化也要用题的形式化也要用LSLS来描述。来描述。统统一一了了知知识识的的看看法法。将将数数据据、模模型型、规规则则看成是
28、知识的不同表现形式。看成是知识的不同表现形式。缺点：缺点：忽略了数据库系统、模型库系统的相互关忽略了数据库系统、模型库系统的相互关系系,这对于开发决策支持系统是不利的这对于开发决策支持系统是不利的。不不适适合合与与其其它它系系统统的的区区别别。如如对对管管理理信信息息系系统统的的区区别别,对对专专家家系系统统的的区区别别都都不不明明显显。如如果果把把LSLS看看成成是是数数据据库库语语言言,把把KSKS看看成成是是数数据据库库,把把PPSPPS看看成成是是管管理理信信息息处处理理,则则该该 “LS,PPS,KSLS,PPS,KS”就就是是MISMIS。如如果果把把LSLS看看成成是是 LISP
29、LISP或或PROLOG,PROLOG,把把KSKS看看成成是是知知识识库库,把把PPS PPS 看看成成是是推推理理机机,则则该该“LS,PPS,KSLS,PPS,KS”就就是是ESES。这这样样,从从宏宏观观上上看看不不便便于于它它们们之之间间的的区区别别。这这是是该该结结构的致命弱点。构的致命弱点。二、DSSDSS的统一形式人机交互系统人机交互系统人机交互系统人机交互系统用户用户用户用户数据库管理系统数据库管理系统数据库管理系统数据库管理系统DBMSDBMS模型库管理系统模型库管理系统模型库管理系统模型库管理系统MBMSMBMS数据库数据库数据库数据库(DB)DB)模型库模型库模型库模型
30、库(MB)MB)DSS的的“三部件三部件”结构形式结构形式人机交互及问题处理系统人机交互及问题处理系统（综合部件）（综合部件）DSS统一结构形式统一结构形式1.人机交互与问题处理系统(综合部件)的功能：人机交互人机交互 控制模型的运行控制模型的运行 多模型的组合运行多模型的组合运行 数值计算和数据处理数值计算和数据处理 组合多模型辅助决策组合多模型辅助决策分别运行各自分别运行各自开发开发的模型的模型,模型间的数值计算和数据处理只模型间的数值计算和数据处理只能由人在计算机外进行。能由人在计算机外进行。2.DSS语言调用模型运行能力、数据库存取能力、调用模型运行能力、数据库存取能力、数值运算能力、
31、数据处理能力、人机交数值运算能力、数据处理能力、人机交互能力等五种综合能力互能力等五种综合能力决策支持系决策支持系统语言统语言(DSSDSS语言语言)。DSSDSS语言应是语言应是数值计算语言数值计算语言和和数据处理语数据处理语言言的综合。的综合。4.2 模型库系统4.2.1 4.2.1 模型库模型库4.2.2 4.2.2 模型库与方法库模型库与方法库4.2.3 4.2.3 模型库的组织和存储模型库的组织和存储4.2.4 4.2.4 模型库管理系统模型库管理系统模型库管理系统模型库管理系统构模管理构模管理存取管理存取管理运行管理运行管理模型库模型库（模型字典库模型字典库+模型文件库）模型文件库
32、）外部数据库外部数据库内部数据库内部数据库模型库系统的结构模型库系统的结构4.2.1 模型库一、模型库的概念和特点一、模型库的概念和特点二、模型库中模型的种类和表示二、模型库中模型的种类和表示三、模型库技术发展的三个阶段三、模型库技术发展的三个阶段一、模型库的概念和特点概念：概念：模型库是将模型库是将众多众多的模型的模型按一定的结按一定的结构形式组织构形式组织起来，通过模型库管理系统对各起来，通过模型库管理系统对各个模型进行个模型进行有效的管理和使用有效的管理和使用计算机软件系计算机软件系统。统。模型库的特点模型库的特点:(1)(1)模型库中的模型可以重复使用，即模型库中的模型可以重复使用，即
33、可以被不同系统所调用，是一个共享资源，可以被不同系统所调用，是一个共享资源，避免了冗余。避免了冗余。(2)(2)通过模型库可以将多个模型组合起通过模型库可以将多个模型组合起来构成更大的模型。来构成更大的模型。二、模型库中模型的种类和表示（一）数学模型（一）数学模型（二）数据处理模型二）数据处理模型（三）图形、图像模型（三）图形、图像模型（四）报表模型（四）报表模型（五）智能模型（五）智能模型（一）数学模型数学模型的表示形式：数学模型的表示形式：方程形式方程形式算法形式算法形式程序形式程序形式(1)方程形式例如例如:y=a+bxy=a+bx或或Max Z=x1+2 x2 2 x1+2 x2 8
34、0 x1+2 x2 4 x1,x2 0方程形式的特点方程形式的特点:n 反映了变量之间的关系。反映了变量之间的关系。n 直观性。便于理解，便于人们掌握事物的内直观性。便于理解，便于人们掌握事物的内在本质。在本质。n不利于计算。对模型的介绍、解释说明一般不利于计算。对模型的介绍、解释说明一般用方程形式。用方程形式。(2)算法形式模型的算法是用一系列演算步骤来表示模型模型的算法是用一系列演算步骤来表示模型的求解过程。的求解过程。例如，例如，线性规划模型线性规划模型 输入：输入：目标函数中各目标变量的系数，确目标函数中各目标变量的系数，确定极值；多个约束方程的系数、约束值以及定极值；多个约束方程的系
35、数、约束值以及约束关系。约束关系。利用：利用：单纯形法的演算步骤，求出理想的单纯形法的演算步骤，求出理想的目标值和变量值。目标值和变量值。算法形式的特点：算法形式的特点：很实用很实用 但不直观但不直观 模型的运算一般采用模型的算法形式模型的运算一般采用模型的算法形式（3）程序形式利用计算机语言按模型的算法步骤编利用计算机语言按模型的算法步骤编制模型程序，在计算机中进行计算。制模型程序，在计算机中进行计算。数学模型程序一般利用数值计算语言数学模型程序一般利用数值计算语言来编制。来编制。特点特点：程序方式往往把模型、算法、：程序方式往往把模型、算法、数据统一在一个程序中，数据统一在一个程序中，不便
36、于模型不便于模型的修改和集成。的修改和集成。（二）数据处理模型数据处理模型是完成一定任务的数据处理过数据处理模型是完成一定任务的数据处理过程的程序。包括：程的程序。包括：对数据的选择、投影、旋对数据的选择、投影、旋转、排序等。转、排序等。数据处理模型一般采用数据库语言来编制数数据处理模型一般采用数据库语言来编制数据处理过程的程序。据处理过程的程序。如，如，8080年代年代dBASE IIIdBASE III是数据库语言的代表；是数据库语言的代表；9090年代年代FoxProFoxPro，FoxBaseFoxBase，SybaseSybase；目前目前OracleOracle，SQL Serve
37、rSQL Server等。等。（三）图形、图像模型图图形形模模型型一一般般以以向向量量数数据据形形式式表表示示或或以以绘绘图程序形式表示图程序形式表示。向向量量数数据据形形式式表表示示的的特特性性直直接接可可以以显显示示在在屏幕上。屏幕上。绘绘图图程程序序形形式式表表示示的的图图形形在在显显示示时时,需需要要运运行该程序行该程序,使它在屏幕上画出来。使它在屏幕上画出来。图图像像模模型型是是以以点点阵阵数数据据形形式式表表示示的的。图图像像的的数数据据文文件件一一般般存存储储量量很很大大。图图像像要要求求愈愈清晰清晰,色彩愈丰富色彩愈丰富,数据量愈大。数据量愈大。图像大小图像大小8 8位（位（2
38、56256色）色）1616位（位（6553665536色）色）2424位（真彩色）位（真彩色）640480640480300300KBKB600KB600KB900KB900KB10247681024768768768KBKB1.51.5MBMB2.25MB2.25MB12801024128010241.251.25MBMB2.52.5MBMB3.753.75MBMB几种常用图像的数据量几种常用图像的数据量（四）报表模型报表报表人机交互形式人机交互形式|数据处理结数据处理结果果|模型模型报表模型是以程序形式表示的。如投报表模型是以程序形式表示的。如投入产出表生成程序等。入产出表生成程序等。各种
39、类型的报表生成软件都可以看作各种类型的报表生成软件都可以看作是报表模型。是报表模型。（五）智能模型智能模型是以智能程序形式表示的，它处理智能模型是以智能程序形式表示的，它处理的对象是知识。知识不同于数据，也不同于的对象是知识。知识不同于数据，也不同于数学模型的方程和算法，专家系统用得最多数学模型的方程和算法，专家系统用得最多的知识是产生式规则，以的知识是产生式规则，以“if if条件条件thenthen结论结论”形式表示。形式表示。智能模型可以用智能模型可以用PROLOGPROLOG、LISPLISP、C C语言等表语言等表示，示，突出的优势是突出的优势是便于模型的组合与集成。便于模型的组合与
40、集成。三、模型库技术发展的三个阶段1.1.模型程序模型程序(程序文件程序文件)模型程序是利用计算机语言来描述模型模型程序是利用计算机语言来描述模型的的算法过程。算法过程。模型、算法以程序文件形式存放在计算机模型、算法以程序文件形式存放在计算机的存储器中，由操作系统的文件管理系统的存储器中，由操作系统的文件管理系统统一管理。统一管理。程序文件分为源程序文件和目标程序文件程序文件分为源程序文件和目标程序文件（如，（如，C C、FORTRANFORTRAN）。）。使用程序时，启动使用程序时，启动目标程序文件名即可。目标程序文件名即可。问题问题:模型、算法和数据不独立。模型、算法和数据不独立。2.模型
41、软件包模型软件包只适合各模型独立使用模型软件包只适合各模型独立使用,不适合多不适合多模型的组合。模型的组合。目前的模型程序包主要以数学模型目前的模型程序包主要以数学模型为为主体主体,如如运筹学运筹学软软件包件包等。等。问题问题:模型、算法和数据三者的独立模型、算法和数据三者的独立性问题没有根本解决。性问题没有根本解决。3.模型库系统数据共享数据共享模型可重复调用模型可重复调用适合多模型组合问题适合多模型组合问题存储模型类型多样（数学模型、数据存储模型类型多样（数学模型、数据处理模型、图形图像模型、报表模型、处理模型、图形图像模型、报表模型、智能模型等）智能模型等）达到决策支持的层次达到决策支持
42、的层次4.2.2 模型库与方法库一、模型库和方法库的比较一、模型库和方法库的比较二、模型库和方法库的统一二、模型库和方法库的统一一、模型库和方法库的比较一般把方法库看成由一般把方法库看成由基本方法基本方法和和标准算法标准算法组组成。它为模型提供基本模块和程序。成。它为模型提供基本模块和程序。（1 1）一个模型有多个不同的方法一个模型有多个不同的方法，例如，例如，线性规划模型可以有：单纯形法、改进单纯线性规划模型可以有：单纯形法、改进单纯形法、两阶段算法等三种不同的方法。形法、两阶段算法等三种不同的方法。（2 2）多个方法可以组成一个模型多个方法可以组成一个模型，例如，例如一个评价模型可以是某些
43、统计方法和评价方一个评价模型可以是某些统计方法和评价方法的组合与集成。法的组合与集成。一、模型库和方法库的比较模模型型接接近近于于实实际际问问题题,方方法法接接近近基基础础和和求求解解算算法法,模模型型是是由由方法组成的。方法组成的。二、模型库和方法库的统一（一）模型和方法的统一（一）模型和方法的统一一般用数学方程表示为模型，用求解算一般用数学方程表示为模型，用求解算法表示为方法。法表示为方法。例如，线性规划模型，一般用目标函数例如，线性规划模型，一般用目标函数和约束条件来表示（即方程形式），而和约束条件来表示（即方程形式），而它的解法，即单纯形法，可看成方法。它的解法，即单纯形法，可看成方法
44、。本质上相同，是同一问题的两个侧面。本质上相同，是同一问题的两个侧面。从宏观上看，从宏观上看，可以把模型和方法统一看成是可以把模型和方法统一看成是模型。模型。特别是在计算机中，模型的方程形式不是主特别是在计算机中，模型的方程形式不是主要的，模型的算法才是主要的，一般将模型要的，模型的算法才是主要的，一般将模型的方程形式以文本形式作为模型的说明文件，的方程形式以文本形式作为模型的说明文件，而模型的算法编制成计算机程序，用以完成而模型的算法编制成计算机程序，用以完成模型的计算，达到模型的求解目的。这样，模型的计算，达到模型的求解目的。这样，用模型的计算程序代表模型就很自然了。用模型的计算程序代表模
45、型就很自然了。1.“一个模型有多个不同的方法”的统一看法一个模型有多个不同的方法，但这不同方一个模型有多个不同的方法，但这不同方法的实际运行效果是相同的。在计算机中法的实际运行效果是相同的。在计算机中一般选取一个方法编制成程序即可，用它一般选取一个方法编制成程序即可，用它代表模型。代表模型。例如，用表上作业法（标号法、图上作业例如，用表上作业法（标号法、图上作业法）的程序代表运输问题模型。法）的程序代表运输问题模型。在计算机中着重利用模型的运行结果，而在计算机中着重利用模型的运行结果，而不注意对模型的求解算法。不注意对模型的求解算法。2“多个方法组成一个模型”的统一看法模型本身就是可以大也可以
46、小的，可以是模型本身就是可以大也可以小的，可以是基础的，也可以是组合的。对于构成模型基础的，也可以是组合的。对于构成模型的基础方法，可看成是基础模型。多个方的基础方法，可看成是基础模型。多个方法组成的模型看成是组合模型。法组成的模型看成是组合模型。预测模型中，相关分析方法和线性回归方预测模型中，相关分析方法和线性回归方法就可以看成是相关分析模型和线性回归法就可以看成是相关分析模型和线性回归模型。它们都是基础模型，而它们组成的模型。它们都是基础模型，而它们组成的预测模型就是组合模型。预测模型就是组合模型。（二）省略方法库计算机上的计算机上的“库库”不是个单纯的不是个单纯的“库库”，而，而且还含有
47、一个且还含有一个“库库”的管理系统。该管理系的管理系统。该管理系统要具有对统要具有对“库库”进行有效管理的功能。进行有效管理的功能。模型库和方法库都存在时，不但增加了各自模型库和方法库都存在时，不但增加了各自库管理系统的工作而且也为两库之间的联系库管理系统的工作而且也为两库之间的联系增加了困难，因为模型与方法间要通过两个增加了困难，因为模型与方法间要通过两个库管理系统来联系库管理系统来联系,这样做并没有什么好处，这样做并没有什么好处，除非某些特殊情况，需要分成两个库外，除非某些特殊情况，需要分成两个库外，一一般把模型库和方法库合为一个。般把模型库和方法库合为一个。4.2.3 模型库的组织和存储
48、一、模型字典库一、模型字典库二、二、模型文件库模型文件库模型库的组成模型都以程序形式或数据文件表示，程序和数模型都以程序形式或数据文件表示，程序和数据都以文件存储。据都以文件存储。模型的程序文件模型的程序文件：源程序和目标程序，一个模：源程序和目标程序，一个模型至少有两个文件。型至少有两个文件。模型的说明文件模型的说明文件：包括模型的方程形式以及算：包括模型的方程形式以及算法的自然语言描述。法的自然语言描述。模型的数据描述文件模型的数据描述文件：对模型的输入数据和输：对模型的输入数据和输出数据进行说明。出数据进行说明。对这些文件需要建立一个对这些文件需要建立一个文件库文件库。对大量模型统一组织
49、和存储，需要建立一个对大量模型统一组织和存储，需要建立一个字字典库典库来索引描述对应的模型文件。来索引描述对应的模型文件。模型库模型库=模型字典库模型字典库+模型文件库模型文件库一、模型字典库1 1模型字典库的作用模型字典库的作用2.2.模型字典包含的内容模型字典包含的内容3.3.字典库的组织结构字典库的组织结构 1模型字典库的作用模型字典库需要对模型的名称、编号、模型模型字典库需要对模型的名称、编号、模型的文件等进行说明。的文件等进行说明。作用：作用：（1 1）模型文件的索引。）模型文件的索引。（2 2）便于模型的分类。）便于模型的分类。例如例如,预测模型多达预测模型多达200200多种多种
50、,对预测模型对预测模型进行分类就很有必要进行分类就很有必要,按时间分类有按时间分类有:短期短期预测；预测；中期预测；中期预测；长期预测。按预测结长期预测。按预测结果、按限制条件等都能分类。对模型分类果、按限制条件等都能分类。对模型分类,首首先要对模型字典分类。先要对模型字典分类。（3 3）便于模型的查询、修改和调用）便于模型的查询、修改和调用。2.模型字典包含的内容（1 1）模型的名称、内容；）模型的名称、内容；（2 2）模型的编码；）模型的编码；（3 3）模型的类别、功能和用途；）模型的类别、功能和用途；（4 4）模型在模型库中存放的位置；）模型在模型库中存放的位置；（5 5）模型来源、出处