摘要：為提高圖書信息查詢系統(tǒng)的查詢速度，設(shè)計一種基于內(nèi)容聚類的圖書信息查詢系統(tǒng)。首先對處理器、存儲器與控制器等系統(tǒng)硬件進行設(shè)計，選用型號為AM29F040存儲器的固化程序和保存圖書信息，并選用STM32F103芯片設(shè)計控制器，滿足存儲卡的讀/寫速度。在系統(tǒng)的軟件部分，定義書目關(guān)聯(lián)規(guī)則，然后對查詢后返回的書目信息進行內(nèi)容聚類，以此完成基于內(nèi)容聚類的圖書信息查詢系統(tǒng)的設(shè)計。實驗結(jié)果證明，此次研究的系統(tǒng)有效減少了系統(tǒng)的圖書信息查詢時間，并提高了查詢內(nèi)容預(yù)測的準(zhǔn)確度與用戶滿意度，具有實際應(yīng)用意義。

　　關(guān)鍵詞：圖書信息查詢;系統(tǒng)設(shè)計;內(nèi)容聚類;用戶特征;關(guān)聯(lián)規(guī)則;內(nèi)容預(yù)測

　　0引言

　　由于圖書信息資源越來越多，面對嚴(yán)重過載的信息，用戶很難快速定位到對自己有用的信息資源，從而耗費大量的時間搜尋自己想要的內(nèi)容。為了方便用戶快速查詢到所需要的信息，國內(nèi)有較多學(xué)者進行了相關(guān)研究。其中，黃容等人設(shè)計了數(shù)字圖書館數(shù)值知識元檢索系統(tǒng)[1]，該系統(tǒng)主要對數(shù)值知識元進行深入分析，提出數(shù)字圖書館數(shù)值知識元識別、抽取、索引與檢索方法，并構(gòu)建了面向數(shù)值知識元的檢索系統(tǒng);王茜等對基于云平臺的智慧圖書館系統(tǒng)[2]進行了研究，該系統(tǒng)以云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)為理論基礎(chǔ)，與智慧圖書館緊密結(jié)合，以信息化、智能化為平臺支撐，對信息資源有效整合。

　　圖書館論文范例：圖書館管理工作的創(chuàng)新路徑研究

　　上述兩個系統(tǒng)在圖書信息集成上都有較好的應(yīng)用效果，但是在信息查詢上應(yīng)用效果較差，為此設(shè)計一個基于內(nèi)容聚類的圖書信息查詢系統(tǒng)。內(nèi)容聚類是將物理或抽象對象的集合分成由類似的對象組成的多個類的過程。由內(nèi)容聚類產(chǎn)生的簇是一組數(shù)據(jù)對象的集合，這些對象與同一個簇中的對象相似，與其他簇中對象相異，能夠提高圖書信息查詢的速度，因此將該方法應(yīng)用到查詢系統(tǒng)中具有重要意義。實驗結(jié)果證明，此次研究的系統(tǒng)比傳統(tǒng)系統(tǒng)的查詢時間短，并且提高了用戶的滿意度與預(yù)測準(zhǔn)確性，滿足系統(tǒng)設(shè)計需求。

　　1基于內(nèi)容聚類的圖書信息查詢系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　1.1處理器設(shè)計

　　采用Atmel公司推出的16/32位RISC芯片AT91RM9200，該處理器包含一個高速片上SRAM工作區(qū)及一個低等待時間的外部總線接口[3(]EBI)，以對接片外存儲器與片內(nèi)存儲器。AT91RM9200的主要特性如下所示：1)16KB的指令緩存;2)低功耗，待機模式的電流僅為3.1mA;3)包含附加的嵌入式存儲器，SRAM為16KB，ROM為128KB;4)外部總線接口豐富，并包含以太網(wǎng)卡接口和簡化的獨立媒體接口;5)包含4個同步、異步接收器與發(fā)送器;6)電壓為1.65~1.95V;7)提供208管腳的PQFP及256個球狀BGA兩種封裝。

　　1.2存儲器設(shè)計

　　選用型號為AM29F040存儲器，主要作用是固化程序和保存圖書數(shù)據(jù)。該存儲器主要采用5V單電源供電，其是一種可擦除與重新編程的器件，該器件由8個獨立的64KB塊組成。訪問速度較快，在55~150ns左右。其中，A0~A18為地址線，主要提供存儲區(qū)地址;A0~A7為選定某扇區(qū)的一個字節(jié)，扇區(qū)容量為256B;DQ0~DQ7代表數(shù)據(jù)輸入/輸出，在讀周期輸出數(shù)據(jù)，在寫周期接收數(shù)據(jù);CE代表輸入功能，在低電平時允許寫操作;OE代表輸入/輸出使能，在低電平時打開數(shù)據(jù)輸出緩沖區(qū)[4];RA代表被讀出的存儲單元地址;PA代表被編程的存儲單元地址。

　　1.3控制器設(shè)計

　　隨著SD存儲卡本身的讀/寫速度越來越快，查詢系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速度成為重點考慮的問題，因此設(shè)計控制器。采用控制器[5]后，可以給系統(tǒng)中CPU發(fā)送信號，使CPU將這些總線控制權(quán)釋放給控制器，可以令外圍設(shè)備能夠使控制器直接訪問內(nèi)存，以提高查詢系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率。該控制器選擇STM32F103芯片，該芯片的采樣頻率為1MS/s的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字接口有三個主要功能，包括對簡單控制任務(wù)進行數(shù)據(jù)處理，連接芯片內(nèi)部其他部件以及使STM32控制器的多路轉(zhuǎn)換器同步操作。

　　除此之外，該控制器的主要特點如下所示：1)工作頻率[6]較高，可達72MHz，2.0~3.6V供電與I/O管腳;2)支持睡眠、停機與待機模式;3)內(nèi)嵌帶校準(zhǔn)的40kHz的RC振蕩器，4~16MHz晶體振蕩器;4)具有3個12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，多達21個輸入通道，轉(zhuǎn)換范圍0~3.6V;5)包含2通道12位D/A轉(zhuǎn)換器，并包含112個快速I/O端口;6)4個16位定時器，每個定時器有多達4個用于輸入捕獲/輸出比較的通道和增量編碼器輸入[7];7)看門狗定時器2個，2個16位基本定時器用來驅(qū)動DAC;8)通信接口為13個，主要包含2個I2C接口、5個USART接口、3個SPI接口、CAN接口、USB2.0接口、SDIO接口。

　　2基于內(nèi)容聚類的圖書信息查詢系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　在上述基于內(nèi)容聚類的圖書信息查詢系統(tǒng)硬件設(shè)計完成的基礎(chǔ)上，設(shè)計基于內(nèi)容聚類的圖書信息查詢系統(tǒng)軟件。在系統(tǒng)軟件部分，主要對圖書信息聚類[8]，提高信息聚類速度，建立圖書信息表[9]。信息聚類的主要步驟如下：

　　1)用戶輸入查詢關(guān)鍵字[10]。這一步驟是此次研究的查詢系統(tǒng)操作的第一步，是用戶輸入書名的關(guān)鍵字信息，關(guān)鍵字信息可以是書名、作者名、主題名與出版社等。

　　2)對關(guān)鍵字的分詞以及查詢處理。因為一些用戶可能不記得書目的完整信息[11]，因此對書目定義關(guān)聯(lián)規(guī)則。將關(guān)鍵字等價定義為最適合用戶需要的更小的關(guān)鍵字進行查詢，從而返還多個查詢結(jié)果。其關(guān)聯(lián)規(guī)則[12]的表達式為：q=Q(m+sj)v(1)式中：sj代表第j個圖書的查詢記錄;m代表圖書查詢關(guān)聯(lián)規(guī)則;v代表查詢支持度;Q代表查詢信息的頻繁項集。

　　3)內(nèi)容聚類。對步驟2)查詢后返回的書目信息進行內(nèi)容聚類，首先初始化聚類中心[13]，采用聚類算法確定初始聚類中心，假設(shè)有n個對象，將n個對象劃分到不同的簇中，目的是將內(nèi)容相似度高的對象盡可能地聚集到同一個簇中。

　　3實驗對比

　　為驗證此次研究的基于內(nèi)容聚類的圖書信息查詢系統(tǒng)的有效性，進行實驗，測試的硬件平臺為1臺DELL筆記本，配置為IntelⓇCoreTMi5⁃3230M2GHz處理器，所有實驗均在Windows2007的操作系統(tǒng)環(huán)境下運行，所有程序均采用Matlab7.0實現(xiàn)。實驗中選取的對象為某校研究生，以學(xué)生2016年6月1日到2017年6月1日時間段內(nèi)的借閱數(shù)據(jù)作為測試數(shù)據(jù)集，進行此次實驗。為了保證實驗的嚴(yán)謹(jǐn)性，將傳統(tǒng)的數(shù)字圖書館數(shù)值知識元檢索系統(tǒng)、基于云平臺的智慧圖書館系統(tǒng)與此次設(shè)計的基于內(nèi)容聚類的圖書信息查詢系統(tǒng)進行對比，對比這三種系統(tǒng)的有效性。

　　4結(jié)語

　　本文設(shè)計一種基于內(nèi)容聚類的圖書信息查詢系統(tǒng)，并通過實驗驗證了此次研究的系統(tǒng)的有效性。通過此次設(shè)計的系統(tǒng)不僅提高了系統(tǒng)內(nèi)容推薦的準(zhǔn)確度，還減少了查詢內(nèi)容的查詢時間與用戶的滿意度，具備實際應(yīng)用意義。總的來說，本文設(shè)計的系統(tǒng)基本達到設(shè)計要求，但仍存在一定的不足，在查詢結(jié)果的展現(xiàn)形式上還需要進一步研究，對推薦信息的原因做出必要的解釋，以進一步提高系統(tǒng)的性能。最后，還是希望此次研究的系統(tǒng)能夠為實際系統(tǒng)的應(yīng)用與實施起到一定的推動作用。

　　參考文獻

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　　作者：郭天兵