基于Web的大型數據預覽系統的設計與改進

摘 要： 由于傳統的大型數據預覽系統無法有效掌控復雜多變的大型數據，數據預覽效果差。因此，提出基于Web的大型數據預覽系統，該系統由大型數據預覽模塊、大型數據監管模塊、統計報表模塊和計算機組成。大型數據預覽模塊由瀏覽器、服務器和大型數據庫組成，用戶選擇所需查詢數據的標題后，瀏覽器會將該標題的指令傳輸給服務器，服務器根據指令進行大型數據的壓縮處理，并反饋到瀏覽器中進行顯示。大型數據監管模塊可將大型數據預覽模塊中抽象的大型數據變換為直觀圖像進行調整，調整后的圖像會被轉換成大型數據格式并傳輸給統計報表模塊，統計報表模塊將整個系統的大型數據匯總成各類報表并顯示在計算機上。系統的軟件設計部分給出了大型數據節點分布的調節算法和流程，以保證Web大型數據預覽系統的正常運行。實驗結果表明所設計的系統具有較高的穩定性和準確性。

關鍵詞： Web； 數據預覽； 數據顯示； 系統設計

中圖分類號： TN911?34； TP393 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）18?0017?04

Abstract： Because the traditional large data preview system cannot effectively control complicated large data， and its data preview effect is poor， a large data preview system based on Web is put forward. The system consists of large data preview module， large data monitoring module， statistics report module and computer. The large data preview module is composed of browser， server and large database. While a user selects the title of query data required， the browser will transmit a query command of the title to the server， the server compresses the large data according to the instruction， and then feedback to the browser for display. The large data monitoring module converts the abstract large data in large data preview module into visual image for adjustment. The adjusted image is converted into large data format and transmitted into statistics report module. The statistics report module makes the large data summarization of the whole system into all kinds of report forms and displays them on the computer. As for the system software design， the distribution adjustment algorithm and process of the large data nodes are given to ensure the normal operation of large data preview system based on Web. The experimental result shows that the system has high stability and accuracy.

Keywords： Web； data preview； data display； system design

0 引 言

大型數據預覽系統可以增強網絡的實用性，使用戶能夠準確獲取到所需信息。隨著數字技術的迅猛發展，用戶對大型數據預覽系統功能的需求與日俱增[1?4]。由于大型數據具有復雜多變性，傳統的大型數據預覽系統無法對其進行有效掌控，用戶滿意度較低[5?6]。因此，構建出穩定性和準確性較高的大型數據預覽系統，已成為目前國際數字技術協會的重點研究項目。

以往研究的大型數據預覽系統均存在一定缺陷，如文獻[7]提出CBL大型數據預覽系統，該系統以生物實驗室大型數據預覽系統為基礎，在大型數據庫中合并了其他學科的大型數據。此系統的穩定性雖高，但大型數據庫的針對性卻不強，準確率較低。文獻[8]提出仿真大型數據預覽系統，利用仿真技術模擬用戶需求，以實現用戶對所需大型數據的預覽，但其模擬出的仿真大型數據占用內存率較高，影響了整個系統的穩定性。文獻[9]提出AMT大型數據預覽系統，該系統可為用戶提供多種服務，極具創造性，用戶可根據自身特點自主定制所需功能。但由于系統開放性太大，用戶隱私無法得到保證，因此用戶滿意度并不高。文獻[10]提出了集成大型數據預覽系統，該系統能夠不斷整合網絡共享資源并完美匹配用戶需求，但其開發經費較大，不利于大規模推廣。為了解決以上問題，提出了基于Web的大型數據預覽系統，該系統能夠實現用戶對所需大型數據的自主查詢，并通過算法軟件完善系統大型數據的節點分布。實驗結果表明，所設計的系統具有較高穩定性和準確性。

1 基于Web的大型數據預覽系統的設計

1.1 系統總體結構設計

Web大型數據預覽系統由大型數據預覽模塊、大型數據監管模塊、統計報表模塊和計算機組成，其結構圖如圖1所示。

該系統能夠實現用戶對所需大型數據的自主查詢，并加入了各種調節組件，使得系統運行中產生的問題能夠在第一時間得到改進。由于Web大型數據預覽系統所需處理的大型數據量較為繁重，故需要Web控制人員在后臺進行實時監控，令整個系統能夠安全穩定的運行。

1.2 大型數據預覽模塊

大型數據預覽模塊可使用戶熟悉Web大型數據預覽系統的整體功能，并能夠對所需大型數據進行準確查詢。大型數據預覽模塊由瀏覽器、服務器和大型數據庫組成，如圖2所示。

圖2是大型數據預覽模塊工作原理圖，其工作流程為：瀏覽器作為Web大型數據預覽系統的最初工作端，是整個大型數據預覽模塊的核心，其可以實現大型數據的形態變換、解析、鏡面化以及預覽，兼容性較高，為用戶與Web控制人員提供了極大的便利。用戶輸入所需查詢的數據后，瀏覽器會給出該數據的初始標題，當用戶選定某一標題，被選定的標題會變換顏色，以防止用戶進行不必要的重復操作。由于瀏覽器對大型數據的存儲量有限，無法滿足用戶需求，故用戶所選擇的標題數據會經由瀏覽器生成指令并傳輸于服務器進行處理。

服務器首先將瀏覽器下達的指令轉化為大型數據，由于大型數據所占內存量較大，故服務器為大型數據提供了壓縮功能。當瀏覽器單次傳輸指令達到特定數值時，服務器將對大型數據進行壓縮，存儲于大型數據庫的特定區域，并從大型數據庫端獲取訪問權限，訪問權限提供給服務器隨時調用大型數據的功能。同時，服務器也會將查詢到大型數據存入大型數據庫，其存儲位置與壓縮大型數據的存儲位置并不相同，進而防止數據量過多而產生亂碼。由于用戶沒有權限查看服務器中的大型數據，故需將處理后的大型數據反饋至瀏覽器，該反饋方法稱為大型數據鏡面化。大型數據鏡面化的內存占用率非常小，不會影響瀏覽器的穩定性。

大型數據庫也為服務器提供了瀏覽頁面的個性化縮放和移動變換操作功能，這些功能都將通過大型數據鏡面化的形式反饋至瀏覽器，以供用戶查看。由于大型數據庫中的大型數據過于繁雜，不利于Web控制人員對其進行有效監管，故在將大型數據反饋到服務器之前，需事先將其交由大型數據監管模塊進行處理。

1.3 大型數據監管模塊

大型數據監管模塊是整個Web大型數據預覽系統的管理層，其工作內容直接受用戶委托，即用戶需要系統提供的功能均可在此模塊設定并實現。大型數據監管模塊能夠實時調用大型數據預覽模塊中的大型數據，并為大型數據提供合理規劃，以提高整個Web大型數據預覽系統的工作效率，圖3是大型數據監管模塊工作原理圖。

由圖3可知，大型數據監管模塊的工作原理為：首先對大型數據傳輸來的大型數據進行分類篩選，其篩選類別包括教育類、體育類、娛樂類等，隨后進行大型數據的圖像轉換操作。圖像能夠更為直觀的將Web大型數據預覽系統中的大型數據缺陷呈現出來。圖像轉換操作開始后，不同類別的大型數據將進入不同的轉換頁面，在轉換頁面中，大型數據會根據自身的存儲大小自動到達指定坐標進行轉換。由于圖像轉換的工作量較大，因此大型數據監管模塊會提前設定好圖像轉換工作故障狀態下的故障調節指令，當調節指令無法將系統恢復成正常狀態時，大型數據監管模塊會將故障信息發送給Web控制人員以進行故障排除，進而確保圖像轉換工作的平穩進行。

圖像缺陷被調節到理想狀態后，大型數據監管模塊會將理想狀態下的圖像轉換成大型數據的原始格式，并回傳于大型數據預覽模塊，實現對大型數據的監管。同時，大型數據監管模塊會將監管后的大型數據備份并傳輸到統計報表模塊，以進行大型數據的再分析。

1.4 統計報表模塊

統計報表模塊是Web大型數據預覽系統的后期數據處理模塊，整個系統的大型數據均在該模塊中進行匯總，并以報表的形式顯示在計算機上。該模塊由用戶大型數據解析、進程大型數據解析和調節大型數據解析三部分組成。其中，用戶大型數據解析主要由用戶指標解析、用戶反饋解析和用戶等級解析等組成；進程大型數據解析主要由變異系數增減解析、變異系數年度解析、進程調節方式解析和進程調節綜合解析等組成；調節大型數據解析主要由調節指標解析、調節案例解析和調節等級解析等組成，如圖4所示。

Web控制人員在統計報表模塊中能夠獲取到各種類型的信息，包括編碼和大型數據的名稱、分類、時間以及評估標準等，并可以通過建立函數表達式的方法對該模塊中未提供的報表進行二次生成。統計報表模塊擁有記憶功能，Web控制人員的歷史查詢信息均會在歷史報表中匯總。統計報表模塊中的大型數據也可以輸出成Excel，PDF等文件，方便Web控制人員不斷改善Web大型數據預覽系統的性能。

2 系統軟件設計

合理安排大型數據的節點分布是實現Web大型數據預覽的關鍵。若大型數據節點間的分布距離不合理，Web大型數據預覽系統便會對用戶大型數據過于依賴，導致系統無法進行故障的自動調節。利用C++軟件對大型數據的節點分布層次進行了定義，圖5是大型數據節點分布調節流程圖。

圖5給出的調節流程是基于二維空間的節點調節。從初始大型數據開始，向水平和垂直兩個方向分別進行節點數量統計，并通過計算確定大型數據的節點中心。以節點中心為原點進行二維空間預覽，構建母、子節點，確定母、子節點的各自中心點，大型數據節點將圍繞母、子節點的中心點進行排列，進而實現大型數據節點的平均分布。軟件給出的節點分布算法如下：

3 實驗分析

為驗證基于Web的大型數據預覽系統的準確性和穩定性，實驗構建了粒子群模型（粒子數量即為用戶預覽過的大型數據群，一個粒子表示1 000個數據）。

實驗在不存在干擾因素情況下，對本文系統與仿真大型數據預覽系統分別進行實驗，通過對比粒子分布規律與粒子量分析兩種系統的數據預覽效果。

圖6和圖7分別是仿真大型數據預覽系統粒子分布規律圖和本文系統粒子分布圖。圖6、圖7中黑色實心圓表示用戶節點，空心圓表示標準粒子，也就是用戶預覽的數據節點。經分析可得：仿真大型數據預覽系統的粒子分布規律較為雜亂，每個標準粒子與用戶節點粒子距離均不相同，單片排列區域內粒子數量最大值和最小值分別是3和0，即系統為每個用戶所分配的大型數據量不平均，用戶的數據預覽效果較差。而本文系統的粒子分布規律則較為合理，且與每個粒子與用戶節點粒子的距離大致相等，說明本文系統為每個用戶分配的大型數據量均衡，確保用戶對大型數據進行平穩預覽，預覽效果較好。

為了排除上述結論的偶然性，實驗再次引入了6個干擾粒子，圖7和圖8分別是有干擾情況下，仿真大型數據預覽系統粒子分布圖和本文系統粒子分布圖，圖8、圖9中虛線空心圓即為實驗中加入的干擾粒子，也就是干擾數據。

理論上，后加入干擾粒子應分布在標準粒子之后，也就是干擾數據應在合理數據后，確保向用戶提供合理數據。由圖8可看出，仿真大型數據預覽系統在加入干擾粒子后，粒子的分布規律并不合理，干擾粒子未完全排列在標準粒子之后，導致用戶預覽到干擾數據，使得數據預覽準確性降低。而圖9中的干擾粒子分布較為平穩，并且都在標準粒子后面，確保用戶能夠預覽到合理數據，數據預覽準確性較高。

4 結 論

本文提出了基于Web的大型數據預覽系統，該系統由大型數據預覽模塊、大型數據監管模塊、統計報表模塊和計算機組成。大型數據預覽模塊由瀏覽器、服務器和大型數據庫組成，用戶選擇所需查詢數據的標題后，瀏覽器會將該標題的指令傳輸于服務器，服務器根據指令進行大型數據的壓縮處理，并反饋到瀏覽器中進行顯示。大型數據庫為瀏覽器和服務器提供大型數據的存儲、調用和個性化操作功能。大型數據監管模塊可將大型數據預覽模塊中抽象的大型數據變換為直觀圖像進行調整，調整后的圖像會被轉換成大型數據格式并傳輸于統計報表模塊，統計報表模塊將整個系統的大型數據匯總成各類報表并顯示在計算機上。系統的軟件設計部分給出了大型數據節點分布的調節算法和流程，以保證Web大型數據預覽系統的正常運行。實驗結果表明，所設計的系統具有較高穩定性和準確性。

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