摘要：為提高圖書(shū)信息查詢系統(tǒng)的查詢速度，設(shè)計(jì)一種基于內(nèi)容聚類(lèi)的圖書(shū)信息查詢系統(tǒng)。首先對(duì)處理器、存儲(chǔ)器與控制器等系統(tǒng)硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)，選用型號(hào)為AM29F040存儲(chǔ)器的固化程序和保存圖書(shū)信息，并選用STM32F103芯片設(shè)計(jì)控制器，滿足存儲(chǔ)卡的讀/寫(xiě)速度。在系統(tǒng)的軟件部分，定義書(shū)目關(guān)聯(lián)規(guī)則，然后對(duì)查詢后返回的書(shū)目信息進(jìn)行內(nèi)容聚類(lèi)，以此完成基于內(nèi)容聚類(lèi)的圖書(shū)信息查詢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，此次研究的系統(tǒng)有效減少了系統(tǒng)的圖書(shū)信息查詢時(shí)間，并提高了查詢內(nèi)容預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度與用戶滿意度，具有實(shí)際應(yīng)用意義。

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

　　0引言

　　由于圖書(shū)信息資源越來(lái)越多，面對(duì)嚴(yán)重過(guò)載的信息，用戶很難快速定位到對(duì)自己有用的信息資源，從而耗費(fèi)大量的時(shí)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(guó)內(nèi)有較多學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究。其中，黃容等人設(shè)計(jì)了數(shù)字圖書(shū)館數(shù)值知識(shí)元檢索系統(tǒng)[1]，該系統(tǒng)主要對(duì)數(shù)值知識(shí)元進(jìn)行深入分析，提出數(shù)字圖書(shū)館數(shù)值知識(shí)元識(shí)別、抽取、索引與檢索方法，并構(gòu)建了面向數(shù)值知識(shí)元的檢索系統(tǒng);王茜等對(duì)基于云平臺(tái)的智慧圖書(shū)館系統(tǒng)[2]進(jìn)行了研究，該系統(tǒng)以云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)為理論基礎(chǔ)，與智慧圖書(shū)館緊密結(jié)合，以信息化、智能化為平臺(tái)支撐，對(duì)信息資源有效整合。

　　圖書(shū)館論文范例：圖書(shū)館管理工作的創(chuàng)新路徑研究

　　上述兩個(gè)系統(tǒng)在圖書(shū)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(jì)一個(gè)基于內(nèi)容聚類(lèi)的圖書(shū)信息查詢系統(tǒng)。內(nèi)容聚類(lèi)是將物理或抽象對(duì)象的集合分成由類(lèi)似的對(duì)象組成的多個(gè)類(lèi)的過(guò)程。由內(nèi)容聚類(lèi)產(chǎn)生的簇是一組數(shù)據(jù)對(duì)象的集合，這些對(duì)象與同一個(gè)簇中的對(duì)象相似，與其他簇中對(duì)象相異，能夠提高圖書(shū)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(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，此次研究的系統(tǒng)比傳統(tǒng)系統(tǒng)的查詢時(shí)間短，并且提高了用戶的滿意度與預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求。

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

　　1.1處理器設(shè)計(jì)

　　采用Atmel公司推出的16/32位RISC芯片AT91RM9200，該處理器包含一個(gè)高速片上SRAM工作區(qū)及一個(gè)低等待時(shí)間的外部總線接口[3(]EBI)，以對(duì)接片外存儲(chǔ)器與片內(nèi)存儲(chǔ)器。AT91RM9200的主要特性如下所示：1)16KB的指令緩存;2)低功耗，待機(jī)模式的電流僅為3.1mA;3)包含附加的嵌入式存儲(chǔ)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(jiǎn)化的獨(dú)立媒體接口;5)包含4個(gè)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(gè)球狀BGA兩種封裝。

　　1.2存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)

　　選用型號(hào)為AM29F040存儲(chǔ)器，主要作用是固化程序和保存圖書(shū)數(shù)據(jù)。該存儲(chǔ)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(gè)獨(dú)立的64KB塊組成。訪問(wèn)速度較快，在55~150ns左右。其中，A0~A18為地址線，主要提供存儲(chǔ)區(qū)地址;A0~A7為選定某扇區(qū)的一個(gè)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(xiě)周期接收數(shù)據(jù);CE代表輸入功能，在低電平時(shí)允許寫(xiě)操作;OE代表輸入/輸出使能，在低電平時(shí)打開(kāi)數(shù)據(jù)輸出緩沖區(qū)[4];RA代表被讀出的存儲(chǔ)單元地址;PA代表被編程的存儲(chǔ)單元地址。

　　1.3控制器設(shè)計(jì)

　　隨著SD存儲(chǔ)卡本身的讀/寫(xiě)速度越來(lái)越快，查詢系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速度成為重點(diǎn)考慮的問(wèn)題，因此設(shè)計(jì)控制器。采用控制器[5]后，可以給系統(tǒng)中CPU發(fā)送信號(hào)，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(wèn)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(gè)主要功能，包括對(duì)簡(jiǎn)單控制任務(wù)進(jìn)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(diǎn)如下所示：1)工作頻率[6]較高，可達(dá)72MHz，2.0~3.6V供電與I/O管腳;2)支持睡眠、停機(jī)與待機(jī)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(gè)12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，多達(dá)21個(gè)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(gè)快速I(mǎi)/O端口;6)4個(gè)16位定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器有多達(dá)4個(gè)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(mén)狗定時(shí)器2個(gè)，2個(gè)16位基本定時(shí)器用來(lái)驅(qū)動(dòng)DAC;8)通信接口為13個(gè)，主要包含2個(gè)I2C接口、5個(gè)USART接口、3個(gè)SPI接口、CAN接口、USB2.0接口、SDIO接口。

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

　　在上述基于內(nèi)容聚類(lèi)的圖書(shū)信息查詢系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)完成的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)基于內(nèi)容聚類(lèi)的圖書(shū)信息查詢系統(tǒng)軟件。在系統(tǒng)軟件部分，主要對(duì)圖書(shū)信息聚類(lèi)[8]，提高信息聚類(lèi)速度，建立圖書(shū)信息表[9]。信息聚類(lèi)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(shū)名的關(guān)鍵字信息，關(guān)鍵字信息可以是書(shū)名、作者名、主題名與出版社等。

　　2)對(duì)關(guān)鍵字的分詞以及查詢處理。因?yàn)橐恍┯脩艨赡懿挥浀脮?shū)目的完整信息[11]，因此對(duì)書(shū)目定義關(guān)聯(lián)規(guī)則。將關(guān)鍵字等價(jià)定義為最適合用戶需要的更小的關(guān)鍵字進(jìn)行查詢，從而返還多個(gè)查詢結(jié)果。其關(guān)聯(lián)規(guī)則[12]的表達(dá)式為：q=Q(m+sj)v(1)式中：sj代表第j個(gè)圖書(shū)的查詢記錄;m代表圖書(shū)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(xiàng)集。

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

　　3實(shí)驗(yàn)對(duì)比

　　為驗(yàn)證此次研究的基于內(nèi)容聚類(lèi)的圖書(shū)信息查詢系統(tǒng)的有效性，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)試的硬件平臺(tái)為1臺(tái)DELL筆記本，配置為IntelⓇCoreTMi5⁃3230M2GHz處理器，所有實(shí)驗(yàn)均在Windows2007的操作系統(tǒng)環(huán)境下運(yùn)行，所有程序均采用Matlab7.0實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)中選取的對(duì)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(shí)間段內(nèi)的借閱數(shù)據(jù)作為測(cè)試數(shù)據(jù)集，進(jìn)行此次實(shí)驗(yàn)。為了保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，將傳統(tǒng)的數(shù)字圖書(shū)館數(shù)值知識(shí)元檢索系統(tǒng)、基于云平臺(tái)的智慧圖書(shū)館系統(tǒng)與此次設(shè)計(jì)的基于內(nèi)容聚類(lèi)的圖書(shū)信息查詢系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比這三種系統(tǒng)的有效性。

　　4結(jié)語(yǔ)

　　本文設(shè)計(jì)一種基于內(nèi)容聚類(lèi)的圖書(shū)信息查詢系統(tǒng)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了此次研究的系統(tǒng)的有效性。通過(guò)此次設(shè)計(jì)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(shí)間與用戶的滿意度，具備實(shí)際應(yīng)用意義。總的來(lái)說(shuō)，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)基本達(dá)到設(shè)計(jì)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(jìn)一步研究，對(duì)推薦信息的原因做出必要的解釋?zhuān)�以進(jìn)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?yàn)閷?shí)際系統(tǒng)的應(yīng)用與實(shí)施起到一定的推動(dòng)作用。

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　　作者：郭天兵