第三 章计算机数据处理与分析

第三章计算机数据处理与分析3.1设计资料数据处理的主要方法3.2数据库及其应用3.1设计资料数据处理的主要方法在模具设计中，只有为数不多的设计准则是以公式表达的，大量的是以数表和线图的形式给出的。在建立模具CAD系统时，必须将这些数表和线图形式的设计准则以计算机能处理的方式表达。在CAD中对数表的处理有两种方法：一种是程序化处理，一种是公式化处理。一、数表的程序化1、以数据的形式存放数表（数表的程序化）将数表存放在数组中，数据的检索直接编在解题的程序中。（1）一维数表一维数表是最简单的一种数表，其数据可存放在一维数组中。表3.1所示的数表为各种材料的密度，可在程序中用下面的语句将其存放在GAMMA数组中。表3.1材料的密度DIMENSIONGAMMA(4)(往数组变量中存数据）DATAGAMMA/7.87,7.85,8.30,7.75/（赋值语句）四种材料的密度分别以数组元素GAMMA（I），I=1，2，3，4，来标识。在程序中，只要给定有关材料的代码I，即可用GAMMA（I）表示的密度值参加运算。（2）、二维数表表3.2表示的为冲裁凹模孔口工作部分的尺寸。在程序化时，可以用一个二维数组存放这张数表。可以用一张二维数组存放这张数表。在查表时应先判断材料厚度属于哪一组，然后才有可能找到对应的h,a,B的值。根据上面的分析，可以编出如下的查表程序。程序中的形参说明如下：T—板厚数组：AH—尺寸数组：TA—板厚：H—h;ALPHA—aBETA—BSUBROUTINEHAB(TA,H,ALPHA,BETA)（定义变量）DIMENSIONT(4)AH(5,3)（存数据）DATAT/0.5,1.0,2.5,6.0/（赋值）DATAAH/5.0,6.0,7.0,8.0,10.0,0.25,0.25,0.25,0.5,0.5,2.0,2.0,2.0DO100I=1,4（I—INDEX，按终值进行判断的控制变量）IF(TA.LE.T(I))GOTO150100CONTINUEI=5150H=AH(I,1)ALPHA=AH(I,2)BETA=AH(I,3)RETURNEND在设计程序中，当已知材料的厚度要查找h,a,B的数值时，可以调用上述的子程序：CALLHAB（TA，H，ALPHA，BETA）程序编制如下：SUBROUTINEHAB(LA,TA,Z)（定义变量）DIMENSIONL(3)T(4)A(3,4)（存数据）DATAL/50,150,300/（赋值）DATAT/1,2,4,6/DATAZ/±0.01,±0.015,…±0.04/DO100I=1,2DO150J=1,3IF(LA.LE.L(I))AND(TA.LE.T(J))GOTO200100CONTINUEI=3150CONTINUEJ=4200Z=A(I,J)RETURNENDCALLHAB(LA,TA,Z)二、函数插值用数表表示的列表函数，只能给出结点xi上的函数值yi,如果需要求不在结点上的函数值，须用插值的方法求得。1、插值的基本思想设法构造一个函数y=p(x)作为列表函数的近似表达式，然后计算p(x)的值以得到f(x)的值。最常用的近似函数类型为代数多项式。2、线形插值最简单的插值为两点插值，即用一个多项式y=p1(x)作为插值多项式，使两个插值点满足此式。通过两点的方程如下所示。线形插值只利用两个节点上的信息，精度很低。5、分段插值实际上提高插值公式的阶数并不总能获得良好的效果，因此，通常将插值范围划分为若干段，然后在每个分段上采用低阶插值，这种方法称为分段插值。采用简单的分段插值，往往两段曲线连接处做不到光滑过渡，即两段曲线在连接点处的导数不等。6、二元插值根据上述一元列表函数的插值，同样可对二元列表函数进行插值。三、数据拟和一般列表函数的数据是通过实验所得，不可避免的带有误差，个别数据的误差还很大。采用插值公式必须严格通过各个节点，插值后的曲线必然保留了所有误差。鉴于上述情况，工程上常采用数据的曲线拟和方法。曲线拟和不要求严格通过所有节点，而是尽量反映数据的趋势。最常用的数据拟和方法是最小二乘法。四、线图的程序化根据目前的技术发展水平，计算机还不能直接利用线图解题或对线图直接进行存储，因此，对设计手册中的大量线图必须进行程序化处理。现有各种设计手册中的线图可分为两大类：一类是本来存在某种解析公式，但由于过去计算手段落后，为方便设计者查取数据，制成了各种线图。这类线图在CAD作业中可直接应用其原有的解析公式，另一类不存在解析公式，而是由实验数据绘制，对于这种线图必须首先进行数表化（离散化），然后再进行公式化或直接存储调用。3.2数据库及其应用一、数据库定义：为满足某一组织中多个用户的多种需要，在计算机系统上按照一定的数据模型组织、存储和使用的相互关联的数据集合。二、数据模型：数据模型是指数据库内部数据的组织方式，描述了数据之间的各种联系，也是数据的高度结构化的表现。它是数据库系统的核心和基础。每一种数据库管理系统都是基于某种数据模型的。最常用的数据模型有三种：层次型、网络型和关系型。1、层次型：指记录之间是树型的组织结构，它体现了记录之间“一对多”的关系。层次结构具有结构简单、清晰的特点，适用于记录本身就存在一种自然的层次关系，但它难于处理记录之间复杂的联系。2、网络型：指事物之间为网络的数据结构（如图），它体现了事物之间多对多的关系。网络型结构能处理事物之间非常复杂的联系，但其模型结构也是极其复杂的，层次结构是网络结构的一种特例。3、关系型：它是以集合论中的关系的概念为理论基础，指把信息集合定义为一张二维数表的组织结构，每一张二维表称为一个关系，其中表中的每一行为一个记录,每一列为一数据项（字段）.关系型的模型结构比较简单，但能够处理复杂事物之间的联系。因此关系型数据库越来越受到人们的普遍重视。三、FOXBASE+关系型数据库FOXBASE+是美国FOXSoftware公司于1987年推出的关系型数据库系统，它是目前市场上最流行的微机数据库之一。1、FOXBASE+简介FOXBASE+具有比一般语言更精练、功能更强的命令语言，靠这些丰富的命令语言，FOXBASE+实现了数据的建立和对数据库的各种操作。其具体格式如下：（1）命令动词：它是每一个命令的开始，用来指示计算机要完成的操作。它可以用命令动词的前四个字母简写。（2）范围：用来指明被操作的记录的范围，通常有四种情况。ALL：数据库中所有记录。NEXTn:从当前记录开始的后n个记录。RECORDn：第n个记录。REST：从当前记录开始到文件的最后记录之间的所有记录。如果命令中没有指出范围，则默认值为ALL。（3）表达式：根据命令动词的不同，可以是由逗号隔开的字段名、字段表达式，用于指明对规定范围内的记录指定的字段进行操作。4、FOR条件:指计算机只对在范围内，而且仅满足条件的记录进行操作。WHILE条件：指计算机从范围内的第一个记录开始，逐个与条件进行比较，若满足条件，则对该记录进行操作，直到遇到第一个不满足条件的记录，便退出该操作命令。2、FOXBASE+的文件在FOXBASE+中，所有的数据和程序都是用文件的形式存储的，按照不同的用途，FOXBASE+中的文件可以划分为9中类型。每种文件是有特定作用的，文件的饿类型用特定的扩展名来确定。（1）数据库文件：﹡·DBF数据库文件是用记录和字段存储数据。数据库文件是组成数据库的基本文件，允许用户建立、修改和删除数据库文件。（2）数据库备注文件：﹡·DBT数据库备注文件是数据库文件的辅助文件，用于存储备注字段的内容。同一数据文件的所有备注字段都存储在同一个备注文件中。（3）索引文件﹡·IDX索引文件给出了按逻辑顺序，而不是按物理顺序使用数据库的方法。物理顺序是记录键入的顺序，逻辑顺序是根据一个或多个字段的内容决定的。这是一种快速数据操作的辅助文件，文件包含排了序的字段名和对应的记录号。（4）文本文件：﹡·TXT不存结构只存数据的文件。用于同其它语言的数据交换。文本输出文件为ASCⅡ码形式。（5）内存变量文件：﹡·MEM处理数据时，常用一些内存变量来存放常数、中间变量和最终结果。内存变量文件可用SAVE命令建立，也可用RESTORE命令将其读入内存。（6）程序文件：﹡·PRG（未编译）﹡·FOX（编译后）又称命令文件。用于存放用FOXBASE+语言编写的程序，用户可用DO命令执行应用程序。（7）屏幕格式文件：﹡·FMT（未编译）﹡·FMX（编译后）格式文件允许用户在输入、输出数据时使用自己安排的屏幕格式。（8）报表格式文件：﹡·FRM报表格式文件中包含有准备报表的REPORT命令所需的信息。（9）标签格式文件：﹡·LBL标签文件含有打印标签的LABLE命令所需的信息。在9种文件中，主要是数据库文件和程序文件，前者用于存放数据库应用程序的数据，后者用于存放数据应用系统的程序。所有文件都是按名访问的，文件名由不超过8位且不含空格的字符串组成，扩展名由不超过3位且不含空格的字符串组成。扩展名主要用来区分文件的类型，除非用户另有指定，在文件建立时系统自动给它们加上默认的扩展名。3、数据类型3、FOXBASE+的基本操作命令：FOXBASE+系统提供了100多种操作命令，下面介绍几种建立和使用数据库的常用命令。（1）进入FOXBASE+系统如当前驱动器为A驱动器时，为了运行数据库，则在A提示符下键入：A＞FOXBASE↙（2）退出FOXBASE+系统在FOXBASE+系统状态的圆点提示符下，键入QUIT↙，系统自动退出FOXBASE状态，返回DOS操作系统。（3）数据库文件的建立和修改在模具CAD/CAM中要用到大量的标准数据，包括国家标准、部颁标准和企业标准。为此，必须将这些标准以一定的形式存放在系统中。FOXBASE有多种数据输入手段，最常用的有以下三种：ⅰ）CREATE命令：格式：．CREATE＜文件名＞↙4、运算表达式FOXBASE+提供了四种类型的运算：（1）算术运算：用于各种字符型数据之间的运算，包括加（+）、减（-）乘(﹡)、除（/）乘方（﹡﹡）、括号（）六种运算，运算规则符合一般算术运算的规则。（2）字符串运算：用于各种字符型数据之间的运算，包括：“+”：连接运算符，用于将n个字符串连接成一个新的字符串。“-”：压缩空格运算，它也是将两个字符串连成一个新字符串，不同之处是把第一个串尾的空格移到第二个串尾。（3）比较运算：用于对两个表达式进行比较，得出逻辑真（．T．）或假（．F．）两种结果。比较运算包括：大于（＞）小于（＜）、小于等于（＜=）、不等于（＜＞）字符串相等（==）以及字符串包含关系比较（$）。（4）逻辑运算：用于对逻辑型数据进行逻辑运算，产生的结果是逻辑真（．T．）或假（．F．），包括：逻辑与（AND）、逻辑非（．NOT．或！）、逻辑或（．OR．）及用括号（（））来改变逻辑运算的先后顺序。其中，文件名是用户指定的新建数据库文件的名字。对文件中包含的每一个字段应指明文件名、类型、宽度和小数位。只要输入一个字母（C、N、L、D和M），便可确定其类型（或按空格键选择）。ⅱ）数据库追加命令APPEND↙（向已打开的数据库文件追加记录。）ⅲ）用浏览命令BROWSE追加记录。当该命令查阅到最后一个记录时，若再按回车键，系统回提示用户“Addnewrecords?”(Y/N),若用户键入Y，则系统允许用户继续追加若干新的记录。（4）数据库的显示数据库显示的目的有两种：一种是查看数据库的基本结构，二是查看数据库中的数据。ⅰ）查看数据库的基本结构．LISTSTRUCTURE↙（滚动显示）．DISPLAYSTRUCTURE↙（分页显示）键