مقاله ارائه یک روش جهت تبدیل رسمی پایگاه داده شی گرای فازی به زبانه نشان گذاری توسعه یافته فازی

بخشی از مقاله

ارائه يك روش جهت تبديل رسمي پايگاه داده شي گراي فازي به زبانه نشان گذاري توسعه يافته فازي

چکيده

در پايگاه داده شیءگرا فازي پرسوجوهاي فازي مطرح میشوند كه مقدار عضويت يك شیء در مجموعهي جواب ، ثابت نيست و معياري از تناسب آن شیء با پرسوجو مطرحشده است. ما سعی داريم در اينجا يك پرسوجو فازي را بهگونهاي تجزيهوتحليل كنيم كه جوابهايی بامعناتر و نزديكتر به پرسوجو را برگرداند . از طرفی امروزه اطالعات مستقر بر روي وب بهسرعت در حال افزايش است و حجم بسيار زيادي از اين اطالعات در قالب XML ظاهرشده است. يكی از مزاياي اصلی استفاده از XML ، نمايش دادههاي غير ساختيافته است كه قابليتهاي بسياري را در اختيار كاربران میگذارد. تحقيق جاري پس از ارائه پرسوجوهاي فازي، تبديل پرسوجوهاي فازي به XML فازي ارائهشده است. نتايج تحقيق پوشش دستورات SQL با زبان مدلسازي توسعهيافته را بيان مینمايد.

كلمات كليدي: پايگاه داده شی گرا فازي-پرس وجوهاي فازي- XML فازي

.1 مقدمه

پس از ابداع نظريه فازي توسط زاده [1] ،كاربردهاي اين نظريه در حيطه هاي متفاوت علم كامپيوتر مورد توجه محققان قرار گرفت.يكی از اين زمينه ها مربوط به كاربرد نظريه سيستم هاي فازي در پايگاه هاي داده ،بازيابی اطالعات ، سيستم هاي خبره و پايگاه دانش است . از طرفی داده هايی با ساختار XML در حال حاضر به دليل استفاده بسيار زياد، به نوعی تبديل به استاندارد براي كاربردهاي مبادله داده شده است.[3 , 2] .باتوجه به اينكه تعداد زيادي پايگاه هاي داده شی گرا فازي وجود دارد ,توجه كمی به تبديل پايگاه داده شی گرا فازي به XML شده است.در Liu [4] و همكارانش نگاشت از XML فازي به پايگاه داده شیءگرا فازي را بررسی می كند. Naserوهمكاران در [6] يك نگاشت پايگاه داده شی گرا به XMLفازي را بررسی می كند.براي رسيدن به اين هدف آنها همه مراحل را به چندين مرحله تقسيم می كنند.در مرحله اول پايگاه داده شیءگرا را به ساختار گراف شیء تجزيه می كنند كه گراف شی هم ارز با كالس سلسله مراتب و شامل همه لينكهاي وراثت و تودرتويی می باشد. مرحله دوم پردازش گراف در يك سطح يا در يك شماي تودرتو به XML مربوطه می باشد و در آخرين مرحله داده شیءگرايی به اسناد XML نگاشت می شود. . در [7] نيز آنها تبديل پايگاه داده شیءگرا به XML را بررسی می كنند. در [ 5] يك نسخه ي پايگاه داده ي شی گرا فازي از زبان SQL و يك زبان با قابليت كاركردن با داده هاي غيرقطعی توسط Umano و همكاران طراحی شده است.اين نسخه می تواند مقاديرفازي را به عنوان مقادير صفات بپذيرد و ارث بري فازي نيز در آن درنظر گرفته شده است. بقيه اين مقاله به شرح زير ساماندهی شده است. در بخش 2 مدل سازي XML فازي ، در بخش 3 مدل داده اي كالس فازي و پرس و جوهاي فازي در بخش 4معرفی شده است. در بخش 5 تبديل پرس وجوهاي فازي به XML فازي و بخش 6 كه شامل نتيجه مقاله است.

1

.2 مدل سازي XML فازي

در اين قسمت, فازي سازي در اسناد فازي، مورد بحث قرار ميگيرد و مدل پايگاه داده XML فازي گسترش می يابد.
-1-2فازي سازي در XML
داده XML در ساختار مخصوصی نمايش داده می شود و می توان به كمك XML اطالعات مبهم و نادقيق را نمايش داد. براي نمايش مفهوم عدم قطعيت در XML بايد براي نسبت دادن درجه عضويت به عنصر و همچنين توزيع امكان صفات عناصر راه حل هايی ارائه داد.در ابتدا بايد مفهوم نسبت دادن يك درجه عضويت به عنصر XML روشن كنيم. اين مسئله با توجه به اينكه عناصر می توانند به صورت تو در تو و سلسله مراتبی قرار گيرند و هر يك نيز داراي يك درجه امكان باشند؛ ممكن است ابهاماتی را به همراه داشته باشد. درجه عضويت هر عنصر در حقيقت بيانگر ميزان امكان وقوع آن عنصر و تمام عناصر زير درخت با ريشه همان عنصر می باشد. با اين تعريف زير عناصر هر عنصر نمی توانند به صورت مستقل رفتار نمايند و درجه عضويت آنها وابسته به درجه عضويت گره هاي والدشان می باشد. بنابراين درجه عضويت نسبت داده شده به هر عنصر بيانگر ميزان عضويت آن عنصر با فرض درجه امكان برابر يك ، براي تمام عناصر والد آن است و اين درجه عضويت به صورت نسبی می باشد. به منظور محاسبه درجه عضويت مطلق يك عنصر بايد درجه عضويت تمام عناصر والد آن را در نظر گرفت. در حالت كلی درجه عضويت مطلق هر عنصر برابر حاصل ضرب درجه عضويت تمام عناصر مافوق آن عنصر و خودش است. فرض بر اين است كه درجه عضويت هر عنصر برابر يك است مگر اينكه به صورت مشخص درجه عضويتی غير از يك مشخص شده باشد.

براي مقادير صفات، XML صفات را محدود به مقادير داراي يك مقدار واحد می كند. ولی در حالت فازي می توان حالتی را متصور شد كه صفت يك عنصر داراي مقاديري با درجات امكان متفاوت باشد. به عنوان مثال آدرس ايميل يك شخص می تواند به واسطه داشتن چندين ايميل مركب از چند رشته باشد. در حالتی كه عدم قطعيت نيز وجود دارد می توان به هر كدام از مقادير يك درجه امكان مجزا نسبت داد. به عنوان مثال ممكن است آدرس ايميل شخصی با نام Tom smith با درجه امكان 0,60 مقدار TSmith@yahoo.com و با درجه امكان 0,.5 مقدار Tom_smith@yahoo.com و با درجه امكان 0,.0 مقدار mailto:TSmith@msn.comTomSmith@hotmail.com و با درجه امكان 0,55 مقدار TSmith@msn.com باشد. اما برخی از صفات در ذات خود داراي يك مقدار می باشند، به عنوان مثال صفت سن يك فرد يك مقدار واحد مثبت است. در صورتی كه مقادير اين صفات داراي ابهام باشند می توان به كمك توزيع امكان به صورت }37/0,4 ,35/0,6 ,33/0,. ,31/1,0 ,30/1,0 ,22/1,0 ,27/0,. ,25/0,6 { نشان داده شود. از تئوري فازي روشن است كه ما می توانيم براي داده هاي فازي نمايش داده شده بر اساس تئوري امكان دو نوع تفسير داشته باشيم: داده هاي فازي عطفی و داده هاي فازي فصلی.

به صورت خالصه در XML می توان دو نوع فازي سازي را متصور شد:

• فازي سازي در سطح عناصر؛ كه براي نمايش اين نوع فازي سازي از درجه عضويت انتصاب شده براي هر عنصر استفاده می كنيم.

• فازي سازي در سطح مقادير صفات: كه براي نمايش اين نوع فازي سازي از توزيع امكان براي نمايش مقادير صفات استفاده می كنيم.

در ادامه كدي از يك مستند XMLكه در آن مفهوم فاز ي سازي نمايش داده شده است آمده است:

1.<universities> 2. <university UName = "Oakland University"> 3.<Val Poss = 8.0>

4. <department DName = "Computer Science and Engineering'> 5. <employee FID = "05431855 "> 6. <Dist type = " disjunctive"> 7. <Val Poss = 8.0> 0.<fname>Frank Yager</name>

5.<position>Associate Professor</position>

2

18.<office>B1824</office>

11.<course>Advances in DatabaseSystems</course>

12. </Val >

13. <Val Poss = 8.6>

14.<fname>Frank Yager</name>

15.<position>Professor</position>

16.<office>Y1824</office>

17.<course>Artificial lntelligence</course>

10.</Val>

15. </Dist>

28.</employee>

21. <student SID = "56421827">

22. <sname>Tom Smith</name>

23. <age>

24. <Dist type = "disjunctive'>

25. <Val Poss = 8.4>23</Val>

26.<Val Poss = 8.6>25</Val>

27. <Val Poss = 8.0>27</Val>

20. <ValPoss = 1.8>25</Val>

25. <Val Poss = 1.8>38</Val>

38. <Val Poss = 1.8>31</Val>

31. <Val Poss = 8.0>33</Val>

32. <Val Poss = 8.6>35</Val>

33. <Val Poss = 8.4>37</Val>

34.</Dist>

35.</age>

36.<sex>Male</sex>

37.<email>

30.<Dist type = "conjunctive">

35.<Val Poss = 8.68>TSmith@yahoo.com<A/al>

48.<Val Poss = 8.05>Tom_Smith@yahoo.com</Val>

41. <Val Poss =.05>Tom_Smith@hotmail.com</Val>

42. <Val Poss = 8.55>TSmith@hotmail.com</Val>

43. <Val Poss = 8.45>TSmith@msn.com</Val>

44.</Dist>

45.</email>

46. </student>

47.</department >

40.</Val>

45.</university>

58. <university Uname = "Wayne State University">

51.</university>

52. </universities >

3

در مثال باال در ابتدا بايد صفاتی را كه داراي درجه امكان براي نمايش هستند معرفی شوند. همانطور كه واضح است مقادير صفت Poss براي تمامی اين صفات در بازه [0, 1] است. اين مقادير فازي كه به همراه خود توانايی نمايش داده هاي غير قطعی را به همراه می آورند يه كمك يك ساختار فازي تعريف شده در XML كه در اينجا عنصري به نام Val می باشد نمايش داده می شوند.

به عنوان مثال در خط 3 از كد قبل <Val Poss = 0,.> بيانگر اين است كه امكان اين كه عنصر داده شده دانشگاه Oakland University باشد برابر 0,. است. براي عناصري با مقدار امكان 1,0 زوج تگ هاي <Val Poss = 1,0> و </Val> نشان داده نشده است.بر اساس زوج تگ <Val Poss> و </Val> توزيع امكان عناصر بيان می شود. اما از طرفی بيان و نمايش مقادير فازي براي صفات نيز به كمك توزيع امكان، امكان پذير است. براي نمايش اين مفهوم، ساختار فازي XML ديگري تحت عنوان Dist معرفی شده است كه به كمك آن می توان توزيع امكان را نمايش داد. به صورت معمول يك عنصر Dist داراي چندين زير عنصر Val به عنوان فرزند است كه هر يك داراي يك مقدار امكان می باشند. از آنجايی كه دو نوع توزيع امكان وجود دارد عنصر Dist می تواند براي مشخص نمودن نوع توزيع امكان مورد استفاده قرار گيرد و به كمك آن Conjunctive يا Disjunctive بودن صفت مشخص می گردد. همان طوري كه در كد قبل در خطوط 24 تا 34 مشاهده می شود مقادير فصلی سن دانشجويی به نام Tom Smith آمده است. اين به اين معنی است كه سن اسميت تنها مجاز است كه يكی از اين مقادير را به خود بپذيرد. از طرفی در خطوط 3. تا 44 مقادير ايميل اين دانشجو آمده است كه بر خالف صفت سن اين مقاديرعطفی می باشند؛ بدين معنی كه اين دانشجو می تواند چندين آدرس ايميل داشته باشد. نكته قابل ذكر ديگري كه الزم است در اينجا بيان شود اين است كه بر خالف آنچه در خطوط 24 تا 34 و

3. تا 44 مشاهده شد و تمامی توزيع امكان براي عناصر برگ در نظر گرفته شد؛ لزومی ندارد كه توزيع امكان براي عناصر برگ در نظر گرفته شود و می تواند براي هر عنصري مورد استفاده قرار گيرد. به عنوان مثال همان طور كه در خطوط 6 تا 12 كد قبل مشاهده می شود، يك عنصر Dist فصلی براي نمايش دو وضعيت متفاوت از كارمند با شماره پرسنلی .5431025 مورد استفاده قرار گرفته است. خطوط 7 تا 12 با توزيع امكان 0,. براي يك كارمند و خطوط 13 تا 1. براي نمايش يك امكان ديگر با مقدار امكان .0,6

.3 مدل داده اي كالس فازي

هر زبان پرس و جوي و دستكاري داده، با يك مدل داده اي مرتبط است، كه نوع ، سازماندهی داده و همچنين پرس و جوها و دستكاري داده ها براساس آن صورت می پذيرد. می دانيم كه كالسها در پايگاه داده شیءگراي فازي ممكن است فازي باشند كه براين اساس يك شیء متعلق به كالس با درجه عضويت 1]،[ 0 است وهمچنين يك كالس ، زيركالسی از كالس ديگر با درجه عضويتی بين 1]،[0 است. در پايگاه داده شی ءگرا مشخصات يك كالس شامل تعريف روابط ISA ، صفات ، وپياده سازي متدها می باشد.به همين ترتيب براي مشخص كردن يك كالس فازي ، بهعاريفت اضافه تري نياز داريم، اوالً ، وزن هاي صفات براي كالس بايستی داده شود،عالوه براين يك صفت جديدي بايستی به كالس افزوده شود تا درجه تعلق يك شی ء كه به كالس تعلق دارد را نشان دهد.اگر كالس يك زيركالس فازي است،ابركالسش و درجه اي كه كالس،زيركالسی از ابركالس است، را بايستی در مشخصات كالس شرح داده شود.درنهايت ،در تعريف يك كالس فازي، صفات فازي نشان داده می شوند. در اين قسمت يك مدل و كالس فازي را ارائه می كنيم.

CLASS classname WITH DEGREE OF degree INHERITS superclass_1 name WITH DEGREE OF degree_1

…

INHERITS superclass_k name WITH DEGREE OF degree_k ATTRIBUTES

Attribute_1 name: DOMAIN dom_1: TYPE OF type _1 WITH DEGREE OF degree_1

Attribute_2 name: [FUZZY] DOMAIN dom_2: TYPE OF type _2

4

WITH DEGREE OF degree_2

…

Attribute_m name: [FUZZY] DOMAIN dom_m: TYPE OF type _m WITH DEGREE OF degree_m: membership_degree

WEIGHT W(Attribute_1 name)=w_1

…

W(Attribute_m name)= w_m METHODS

…

CONSTRAINTS

…

END

در كالس شیءگراي فازي فوق به علت اينكه درجه عضويت يك شیء به كالسش می تواند نامعين باشد،به همين دليل مقدار آستانه اي كه در واقع حداقل سطح قابل قبول است را براي صفات و متدها تعريف می كنيم.اين قابليت اجازه می دهد،زمانی اشيائ كالس می توانند از متدها و صفات استفاده كنند كه سطح درجه تعلق و مقدار آستانه صفت را در نظر بگيرند.
.4 پرس وجو هاي فازي

فرآيند پرس و جو به يك پروسه كه رضايت مندي اشياء ،در شرايط انتخابی اشاره می كند و سپس به كاربر برطبق اطالعات موردنياز تحويل داده می شود.فرمت موردنياز شامل مشخصاتی كه در نتيجه به نظر می رسد .

عبارات پرس و جو SELECT ، INSERT و UPDATEبراساس پايگاه داده شی گرا فازي بصورت زير ارائه می شود:

• پرس و جو SELECT

SELECT <attribute list> FROM <class1 WITH threshold1,…,classmWITH thresholdm>WHERE<query condition WITH threshold>

در اينجا <query condition> يك شرايط فازي و همه آستانه ها اعداد قطعی در 1]،[0 است.پيش فرض آستانه عدد 1 می باشد.

• پرس و جو INSERT

INSERT INTO < class name> VALUES <Attribute_1 name, Attribute_2 name, Attribute_m name >WITH <threshold>

-3-2-4پرسوجو UPDATE

UPDATE<attribute list>SET<class1 WITH threshold1,…,classmWITH thresholdm>WHERE<query condition WITH threshold>