基于Android的農(nóng)藥科普APP設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

葛成鵬，鄒 其，王翊同，李鴻強(qiáng)

(河北建筑工程學(xué)院 數(shù)理系，河北 張家口 075000)

0 引言

農(nóng)藥是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，農(nóng)藥的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)和使用與保障農(nóng)產(chǎn)品的有效供給、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定發(fā)展息息相關(guān)。但是，農(nóng)藥也是一把雙刃劍，過(guò)分依賴化學(xué)農(nóng)藥，以及農(nóng)藥的不科學(xué)使用等也帶來(lái)了農(nóng)業(yè)面源污染、生態(tài)環(huán)境破壞及農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全等一系列問(wèn)題。加強(qiáng)農(nóng)藥管理以及農(nóng)藥知識(shí)科普宣傳，對(duì)于實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，促進(jìn)質(zhì)量興農(nóng)、綠色興農(nóng)意義重大。

從農(nóng)藥專業(yè)人員到農(nóng)藥使用者，農(nóng)藥知識(shí)科普渠道不暢，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)農(nóng)業(yè)信息化，研發(fā)一款將農(nóng)藥使用者與農(nóng)藥專業(yè)人員聯(lián)系起來(lái)的農(nóng)藥手機(jī)應(yīng)用程序?qū)⑹且患幸饬x的興農(nóng)舉措，可打通農(nóng)藥知識(shí)科普渠道，提高農(nóng)藥知識(shí)科普效率，方便農(nóng)民科學(xué)、合理、安全、高效使用農(nóng)藥，從而推動(dòng)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收及農(nóng)村人居環(huán)境整治。

本研究開發(fā)一款致力于幫助農(nóng)藥的使用人員和專業(yè)人員之間互相溝通的APP，結(jié)合MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)[1]，使用人員不僅可以查詢到自己需要的科普信息，而且能夠與專業(yè)人員進(jìn)行實(shí)時(shí)交流，及時(shí)地針對(duì)性地解決問(wèn)題。

1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1.1 總體設(shè)計(jì)

農(nóng)藥科普APP設(shè)有2種角色，分別為農(nóng)藥的使用人員和專業(yè)人員，他們有不同的功能和權(quán)限。

農(nóng)藥的使用人員：注冊(cè)和登錄、查詢科普信息、人機(jī)對(duì)話、與專業(yè)人員實(shí)時(shí)交流。農(nóng)藥使用人員功能圖如圖1所示。

圖1 農(nóng)藥使用人員功能圖 圖2 農(nóng)藥專業(yè)人員功能圖

農(nóng)藥專業(yè)人員：注冊(cè)和登錄、發(fā)布科普信息、對(duì)使用人員進(jìn)行指導(dǎo)。農(nóng)藥專業(yè)人員功能圖如圖2所示。

具體使用流程如下：用戶登錄進(jìn)APP時(shí)，可以正常地瀏覽APP里的農(nóng)藥科普信息，使用人員和專業(yè)人員之間可以進(jìn)行問(wèn)題解答，以及發(fā)布最新的新聞信息。當(dāng)用戶想發(fā)布問(wèn)題或解決問(wèn)題時(shí)，如果沒(méi)有登錄會(huì)自動(dòng)跳越到登錄注冊(cè)頁(yè)面，用戶在注冊(cè)時(shí)區(qū)分使用人員和專業(yè)人員。當(dāng)用戶點(diǎn)擊搜索按鈕時(shí)，會(huì)跳出一些農(nóng)藥推薦，是一段時(shí)間內(nèi)搜索最多的一批農(nóng)藥科普信息。

1.2 開發(fā)工具介紹

PHP的選項(xiàng)與其語(yǔ)法一樣，具有很高的靈活性。使用PHP，可以在只有shell用戶權(quán)限的環(huán)境下創(chuàng)建完善的服務(wù)器端程序，或者在被嚴(yán)格限制環(huán)境下使用它來(lái)完成服務(wù)器端包含(Server-Side Includes)而無(wú)需承擔(dān)太大的風(fēng)險(xiǎn)。所以在本研究里，PHP用于服務(wù)器端的編寫，安全性高。

1.3 主要功能模塊實(shí)現(xiàn)

1.3.1 農(nóng)藥知識(shí)搜索模塊

農(nóng)藥知識(shí)搜索模塊是該APP必備的模塊。用戶在搜索欄里輸入要搜索農(nóng)藥的名稱，通過(guò)模糊匹配算法將用戶所要查詢的內(nèi)容呈現(xiàn)給用戶。在字符串比對(duì)上，首先想到的是KPM算法，但原生的KPM算法只能判斷兩個(gè)字符串的包含關(guān)系，但“匹配度”并不是用是否包含來(lái)表示，比如“are”與“abrce”，雖然有包含關(guān)系但并不匹配。因此，匹配度由兩個(gè)字符串的最長(zhǎng)公共子序列來(lái)比對(duì)更準(zhǔn)確。

在計(jì)算匹配度前，我們需要先去除里面的冗余信息，提高其匹配的準(zhǔn)確度，比如“安徽昊源尿素”中，“安徽昊源”就是冗余信息，我們只需要比對(duì)“尿素”即可。因此在比對(duì)前對(duì)于一些常見的冗余信息，應(yīng)去除掉。我們可以將一些冗余信息放在redundances中，將str里的冗余信息提前去除。去除冗余信息的代碼如下：

StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder(str);

for (String redundance : redundances) {

int index = stringBuilder.indexOf(redundance);

if (index != -1) stringBuilder.replace(index, index+redundance.length(), "");

}

return stringBuilder.toString();

在提前去除掉一些冗余信息后，我們還需要對(duì)閾值的設(shè)置進(jìn)行支持。重合率高過(guò)閾值時(shí)我們就可以認(rèn)定為兩個(gè)字符串匹配，指向同一個(gè)農(nóng)藥。閾值設(shè)置的代碼如下：

double sa = coincidenceRate(str1, str2, length);

return sa >= threshold;

具體操作過(guò)程如下：用戶進(jìn)入APP首頁(yè)，點(diǎn)擊最上方的搜索欄，在里面輸入要搜索的農(nóng)藥名稱，然后點(diǎn)擊搜索按鈕，頁(yè)面會(huì)跳轉(zhuǎn)到一個(gè)單獨(dú)的頁(yè)面，里面顯示相匹配的農(nóng)藥知識(shí)。在開發(fā)程序里的com.our.nyxx包里的SearchKnowledgeListActivity.java中為搜索按鈕添加監(jiān)聽事件，當(dāng)監(jiān)聽事件被觸發(fā)時(shí)，調(diào)用里面的Onclick方法，獲取輸入的內(nèi)容，以其為根據(jù)從服務(wù)器端獲取與之匹配的農(nóng)藥知識(shí)，然后跳轉(zhuǎn)頁(yè)面，通過(guò)initdata方法將他們顯示到頁(yè)面上。搜索模塊運(yùn)行界面如圖3所示。

圖3 搜索模塊運(yùn)行界面

1.3.2 搜索農(nóng)藥推薦模塊

農(nóng)藥推薦模塊通過(guò)用戶搜索農(nóng)藥來(lái)進(jìn)行反饋，這不僅能方便用戶查看農(nóng)藥信息，而且能夠反映今年病蟲害情況，便于來(lái)年及時(shí)防治。要提高APP推薦結(jié)果的質(zhì)量，就必須采集大量的用戶搜索農(nóng)藥記錄。利用三元組集合表示用戶搜索農(nóng)藥記錄，主要步驟如下：①收集用戶搜索的農(nóng)藥數(shù)據(jù)；②統(tǒng)計(jì)被搜索次數(shù)最多的農(nóng)藥；③針對(duì)具體的使用人員，根據(jù)搜索的農(nóng)藥標(biāo)簽找到最匹配的農(nóng)藥推送給使用人員。

設(shè)P(a,i)為用戶a對(duì)農(nóng)藥i的標(biāo)記，則有：

(1)

其中：na,b為用戶a搜索標(biāo)簽b的次數(shù)，nb,i為農(nóng)藥i被搜索為標(biāo)簽b的次數(shù)。

但隨著搜索次數(shù)的增加，熱門標(biāo)簽的權(quán)重值會(huì)發(fā)生改變，影響APP推薦的結(jié)果。因此采用一些算法對(duì)其進(jìn)一步改進(jìn)，找到IDF(逆文本頻率指數(shù))值低的標(biāo)簽降低其所占權(quán)重：

(2)

推薦系統(tǒng)中最重要的就是相似度計(jì)算，本文運(yùn)用皮爾遜相關(guān)系數(shù)公式來(lái)表示兩個(gè)變量X和Y間的協(xié)方差和標(biāo)準(zhǔn)差的商，即推薦結(jié)果和用戶預(yù)期的相關(guān)性。皮爾遜相關(guān)系數(shù)為：

(3)

r>0為正相關(guān)，r<0為負(fù)相關(guān)，r越大表示線性相關(guān)程度越強(qiáng)[5]。

1.3.3 在線指導(dǎo)模塊

使用人員進(jìn)入在線指導(dǎo)界面，點(diǎn)擊發(fā)布留言，通過(guò)開發(fā)程序k writewordsActivity.java里的上傳存儲(chǔ)sendwords方法將所要發(fā)布的內(nèi)容存儲(chǔ)進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)，再通過(guò)呈現(xiàn)initview方法將里面的內(nèi)容呈現(xiàn)到APP里的指導(dǎo)模塊下。專業(yè)人員可以通過(guò)點(diǎn)擊問(wèn)題下的評(píng)論按鈕，對(duì)其進(jìn)行解答。在線指導(dǎo)運(yùn)行界面如圖4所示。

圖4 在線指導(dǎo)運(yùn)行界面

2 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)農(nóng)藥科普APP進(jìn)行了詳細(xì)的需求分析，闡述了該APP的設(shè)計(jì)與開發(fā)流程，著重介紹了3個(gè)核心模塊的實(shí)現(xiàn)方法。這樣的APP的出現(xiàn)能夠很好地幫助農(nóng)藥使用人員防治病蟲害，對(duì)農(nóng)業(yè)的貢獻(xiàn)不可小覷，具有一定的實(shí)用價(jià)值。