CN102479235B - 一种化学知识关联搜索方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种化学知识关联搜索方法和系统，所述方法以化学资源包文件(8)为基础，包括以下步骤：接收用户输入的待搜索关键字；搜索所述关键字，获取与所述关键字相匹配的化学物质的索引地址；根据所述化学物质的索引地址获取所述化学物质内容，并将所述化学物质内容如化学物质名称显示在结果列表上；将所述结果列表上的所述化学物质置为中心知识对象，获取与所述化学物质有关联的反应物、生成物或可相互反应的其它反应物并置为发散知识对象；构建由所述中心知识对象和发散知识对象组成的动态关系网络图，显示所述动态关系网络图中对象对应的知识内容。本发明支持语义关联搜索，还能搜索到用户想要学习的化学物质及其关联的知识点，可明显提高学习效率。

Description

一种化学知识关联搜索方法和系统

技术领域

本发明涉及一种搜索引擎和搜索方法，具体涉及一种化学知识关联搜索方法和系统，本发明的化学知识关联搜索系统可应用在电子学习设备上，例如学习机、电子词典、早教机、学习笔等。

背景技术

电子学习设备常用于化学知识的学习，例如化学物质的查询和学习。传统的手持式电子学习设备中一般存储有化学资源包文件、化学实验室模块和化学搜学引擎模块，主要通过三种方法进行化学知识学习，第一种是目录式文本浏览学习方法，第二种是虚拟化学实验室学习方法，第三种是关键字搜索式学习方法。

目录式文本浏览学习方法：将化学搜学库中的知识点根据类别或者学生的年级教材等进行分类，设置可逐级展开(按知识点类别或不同年级教材展开)的目录链接，学习时，用户通过点击一级一级的目录，逐级寻找想要学习的知识点；这种方法的缺陷在于目录只能一级一级地展开，当目录很多时，操作起来过于麻烦，而且不容易找到想要学习的知识点；而虚拟化学实验室学习方法，仅针对实验范例进行模拟实验，无法扩展更多的化学知识学习；关键字搜索式学习方法引入了搜索引擎，当用户输入化学物质等关键字后，系统将关键字放在化学资源包文件中进行匹配，若匹配到包含该关键字或与其相关的知识点时，则显示出来供用户学习，此种方法解决了目录式文本浏览需逐级展开知识点的缺陷，一定程度上提高了搜索效率，但其主要针对试题进行测验和试题对应相关知识点的文本式学习。

综合现有技术的上述学习方法，仍然存在如下两大缺陷：一，构成化学资源包文件的各知识点之间没有建立关联关系，在用户输入需要搜索的化学物质后，仅仅显示包含该化学物质的试题、供用户答题、查看试题答案与试题解析、查看当前试题所涉及知识点的相关内容，因此搜索结果较为单一，用户每搜索一次仅能学习当前搜索的化学物质相应的属性，无法漫游至化学搜学库中的其它化学物质，若要进行下一个化学物质的搜索和学习，则需逐级退出该化学物质的学习界面再次进入搜索主界面重新输入搜索关键词，其使用很不方便，因此不便于用户操作和掌握更多的内容，无法使用户快捷的学习和掌握更多关联的发散知识内容，例如当用户输入“H₂O”这一关键字进行搜索时，现有技术只能将与该关键字直接匹配的化学物质“H₂O”所对应的资源反馈给用户，若用户想学习可与“H₂O”发生化学反应的“CO₂”或“CaCO₃”等其他关联化学物质时，则不得不重新输入关联的关键字进行搜索，降低了学习效率；二，无法进行语义关联搜索，即用户输入表示同一化学物质的不同名称时，会出现搜不到该化学物质的情况，例如当用户输入“NaOH”的不同名称如氢氧化钠、烧碱、火碱、苛性钠时，不一定都能搜到化学物质“NaOH”，存在不够智能化和人性化的缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的上述缺陷，将化学实验室学习方法和关键字搜索式学习方法有机结合，并在此基础上提供一种化学知识关联搜索方法和系统，实现语义关联搜索，使搜索更为智能化和人性化。

本发明还实现了化学知识关联搜索，根据化学物质与其它物质之间的化学关系建立化学关系网络图，不仅可搜索到与用户输入的关键字直接匹配的化学知识内容，还可搜索到其他相关联的发散学习内容并可漫游至化学搜学库中的其它任何化学物质供用户选择学习，达到提高学习效率和学习效果的目的。

为解决上述技术问题，本发明公开一种化学知识关联搜索方法，该方法以化学资源包文件为基础，包括如下步骤：

步骤A：接收用户输入的待搜索关键字；

步骤B：在化学物质搜索库模块中搜索所述关键字，获取与所述关键字相匹配的化学物质在化学物质主库模块中的索引地址；

步骤C：根据所述化学物质在化学物质主库模块中的索引地址获取所述化学物质的内容，将所述化学物质置为中心知识对象，获取与所述化学物质分别构成反应物关系、生成物关系或反应物与反应物关系的关联化学物质并将其置为发散知识对象；

步骤D：构建由所述中心知识对象和发散知识对象组成的可随意变换的动态关系网络图，点击并显示所述动态关系网络图中的中心知识对象或发散知识对象对应的化学知识内容。

进一步地，所述化学知识关联搜索方法还包括：

步骤E：当所述动态关系网络图中的发散知识对象进入以中心知识对象为中心的一个辐射区域内时，则将该发散知识对象变换为新的待搜索关键字，进入步骤B，以新的待搜索关系字为中心知识对象构建新的动态关系网络图；

步骤F：调取所述新的动态关系网络图中的中心知识对象或发散知识对象对应的化学知识内容并在屏幕上显示。

其中，所述步骤B包括：

步骤B1：判断所述关键字是否为合法字符，若是则进入步骤B2，否则提示用户重新输入；

步骤B2：扫描并获取存储有化学知识及其关联内容的化学资源包文件；

步骤B3：搜索所述化学资源包文件中存储有化学物质对应查询词组的化学物质搜索库模块，将输入关键字与查询词组匹配，若匹配成功，则获取该查询词组在化学物质主库模块中对应的化学物质的索引地址。

所述化学物质在化学物质主库模块中的索引地址指向化学物质主库模块中的化学物质的内容，所述化学物质的内容包括化学物质的中文名称、分子式、以及可由其生成的生成物索引地址、可生成该化学物质的反应物索引地址、可与其发生反应的反应物与反应物索引地址、及化学物质的相关知识点的索引地址，所述步骤C获取到所述化学物质的内容后至少将所述化学物质的标准分子式或中文名称显示在结果列表上。

所述步骤D包括：

步骤D1：创建动态关系网络图的中心知识对象，用于存储所述化学物质的分子式和所述化学物质在化学物质主库模块中的索引地址；创建动态关系网络图的发散知识对象，用于存储与所述化学物质分别构成反应物关系、生成物关系或反应物与反应物关系的关联化学物质的分子式及关联化学物质在化学物质主库模块中的索引地址；

步骤D2：将所述中心知识对象设置在动态关系网络图的中心，将所述发散知识对象均匀散布在所述中心知识对象的周围；

步骤D 3：点击所述中心知识对象或发散知识对象，根据所述中心知识对象存储的所述化学物质在化学物质主库模块中的索引地址、或所述发散知识对象存储的所述关联化学物质在化学物质主库模块中的索引地址，调取并显示对应的关联化学知识内容。

所述步骤E包括：

步骤E1：判断位于所述动态关系网络图中的发散知识对象是否进入以所述中心知识对象为中心的一个辐射区域内，若是则将该发散知识对象变换为新的待搜索关键字，进入步骤B，以新的待搜索关系字为中心知识对象构建该新的中心知识对象对应的动态关系网络图；

步骤E2：若位于所述动态关系网络图中的发散知识对象没有进入以所述中心知识对象为中心的一个辐射区域内，则通过二分位移方法将该发散知识对象置回其原来所处的位置。

本发明还公开一种化学知识关联搜索系统，包括：

化学资源包文件，包括存储试题的试题库模块、存储化学实验的虚拟实验室模块和存储各个化学物质对应的查询词组、化学方程式、化学方程式所涉及的反应物和生成物的关联库模块；

接收模块，用于接收用户输入的待搜索关键字；

其特征在于所述系统还包括：

搜索模块，用于搜索所述关键字，获取与所述关键字相匹配的化学物质在化学物质主库模块中的索引地址；

显示模块，用于根据所述化学物质在化学物质主库模块中的索引地址获取所述化学物质及与其构成反应物与反应物关系或与其构成反应物关系或与其构成生成物关系的其它化学物质的内容，并至少将所述化学物质的分子式或中文名称显示在结果列表上；

对象设置模块，用于将所述结果列表上的所述化学物质置为中心知识对象，获取与所述化学物质分别构成反应物关系、生成物关系或反应物与反应物关系的发散知识对象；

关系网构建模块，用于构建由所述中心知识对象和发散知识对象组成的可随意变换的动态关系网络图，点击并显示所述动态关系网络图中的中心知识对象或发散知识对象对应的化学知识内容。

进一步地，所述化学知识关联搜索系统还包括：

关系网变换模块，用于当所述动态关系网络图中的发散知识对象进入以中心知识对象为中心的一个辐射区域内时，构建新的动态关系网络图；

关系网学习模块，用于调取所述新的动态关系网络图中的中心知识对象或发散知识对象对应的化学知识内容并在屏幕上显示。

其中，所述搜索模块包括字符判断模块、文件获取模块和关键字查询模块；

所述字符判断模块用于判断所述关键字是否为合法字符；

所述文件获取模块用于扫描并获取存储有化学知识及其关联内容的化学资源包文件；

所述关键字查询模块用于搜索所述化学资源包文件中存储有化学物质对应查询词组的化学物质搜索库模块，将输入关键字与查询词组匹配，若匹配成功，则获取该查询词组在化学物质主库模块中对应的化学物质的索引地址。

所述关联库模块包括化学物质搜索库模块、化学物质主库模块、反应物属性库模块、生成物属性库模块、反应物与反应物属性库模块、方程式信息库模块。

所述化学物质搜索库模块包括化学物质搜索库索引模块和化学物质查询词模块，所述化学物质搜索库索引模块包括关联库模块中的化学物质总个数，各个化学物质指向化学物质查询词模块中相应内容的索引地址，该模块中每条记录的数据等宽；所述化学物质查询词模块包括链长(即查询词长度)、查询词和查询词指向化学物质主库中相应内容的索引地址，所述查询词包括汉字、英文和公式(即化学物质的标准化学式)，所述查询词按GBK内码由小到大的顺序排序。

所述化学物质主库模块包括反应物与反应物属性地址模块、反应物属性地址模块、生成物属性地址模块、相关知识点属性模块、化学物质中文名称模块和化学物质分子式模块，所述反应物与反应物属性地址模块是指将主化学物质(即查询词，用户输入的关键字)作为反应物，能与主化学物质相互反应的其它化学物质在反应物与反应物属性库模块中相应内容的索引地址；所述反应物属性地址模块是指将主化学物质作为生成物，其反应物在反应物属性库模块中相应内容的索引地址；所述生成物属性地址模块是指将主化学物质作为反应物，其生成物在生成物属性库模块中相应内容的索引地址；所述相关知识点属性模块是指与主化学物质具有关联关系的知识点在试题库索引模块中的知识点名称模块中相应知识点的索引地址；所述化学物质中文名称模块包括化学物质的化学名称、别名；所述化学物质分子式指化学物质的标准分子式对应的XML代码表达式。

所述反应物与反应物属性库模块存储将所述化学物质主库模块中各化学物质作为反应物质时，该反应物质与其它化学物质相互反应从而两者之间构成反应物与反应物关系的其它化学物质的信息；所述反应物属性库模块存储将所述化学物质主库模块中各个化学物质作为生成物质时，该生成物质与其反应物质构成反应物关系的反应物质的信息；所述生成物属性库模块存储将所述化学物质主库模块中各化学物质作为反应物质时，该反应物质与其生成物质构成生成物关系的生成物质的信息；

所述反应物与反应物属性库模块、反应物属性库模块、生成物属性库模块的内容构成一致，均包括对应的物质的个数、物质的地址、对应方程式指向方程式信息库模块中的索引地址，所述对应的物质的个数是指与分别与主化学物质构成反应物与反应物关系的其它化学物质的个数、与主化学物质构成反应物关系的反应物质的个数、与主化学物质构成生成物关系的生成物质的个数；所述物质的地址是指分别与主化学物质构成反应物与反应物关系、反应物关系、生成物关系的其它化学物质在化学物质主库模块中的索引地址；所述对应方程式指向方程式信息库模块中的索引地址是指分别与主化学物质构成反应物与反应物关系、反应物关系、生成物关系的其它化学物质与主化学物质对应的化学方程式在方程式信息库模块中的存储地址。

所述方程式信息库模块包括方程式信息索引模块、方程式内容库模块，所述方程式信息索引模块包括方程式个数模块、方程式地址模块、反应物地址模块和生成物地址模块，所述方程式个数模块指化学物质主库模块中各化学物质与其属性物质分别构成反应物与反应物关系、反应物关系和生成物关系的对应方程式的个数，所述方程式地址模块包括与主化学物质分别构成反应物与反应物关系、反应物关系和生成物关系对应的化学反应指向方程式内容库模块的索引地址；所述反应物地址模块是指与主化学物质构成反应物关系的化学物质指向化学物质分子式模块中相应内容的索引地址；所述生成物地址模块是指与主化学物质构成生成物关系的化学物质指向化学物质分子式模块中相应内容的索引地址；

所述方程式内容库模块包括方程式模块、反应现象模块、反应应用模块和虚拟实验室链接模块，所述方程式模块是指与主化学物质分别构成反应物与反应物关系、反应物关系、生成物关系的化学物质与主化学物质对应化学反应的化学方程式；所述反应现象模块是指与主化学物质分别构成反应物与反应物关系、反应物关系、生成物关系的化学物质与主化学物质对应化学反应的反应现象；所述反应应用模块是指与主化学物质分别构成反应物与反应物关系、反应物关系、生成物关系的化学物质与主化学物质对应化学反应的实际应用说明；所述虚拟实验室链接模块包括指向虚拟实验室模块的索引地址。

同现有技术相比较，本发明具有如下有益技术效果：1)实现了语义关联搜索，将每一化学物质对应的所有名称存储在查询词组中，只要用户输入的关键字被查询词组中的某个查询词所包含，就可以查询到对应的化学物质；2)实现了化学知识关联搜索，通过索引地址使每一化学物质和与其相关联的相关知识点、反应物、生成物、可与该化学物质相互反应的其它反应物、方程式信息之间建立关系，从而用户不仅可以搜索到想要学习的化学物质，还可以进一步学习该化学物质的相关知识点和关联化学物质；3)通过动态关系网络图显示化学物质和与其相关联的物质之间的关系，使用户可以形象、方便地漫游至化学搜学库中的任何其它化学物质进行学习，提高了学习效率和学习效果。

附图说明

图1是本发明实施例的化学知识关联搜索系统的模块方框图；

图2a是本发明实施例搜索化学知识所采用的结构原理图；

图2b是本发明实施例的化学知识关联搜索方法的流程图；

图3是本发明实施例中化学物质主库、反应物与反应物属性库、反应物属性库和生成物属性库的存储结构示意图；

图4是本发明实施例的方程式信息索引地址与方程式信息库模块之间的关系示意图；

图5是本发明实施例相关知识点的索引地址的结构示意图；

图6是本发明实施例扫描并获取化学资源包文件的方法流程图；

图7是本发明实施例匹配所述化学资源包文件中的化学物质搜索库模块中各组查询词的方法流程图；

图8是本发明实施例化学知识关联系统的搜索界面示意图；

图9是本发明实施例以化学物质“NaOH”作为搜索目标时的结果列表显示情况示意图；

图10是本发明实施例以化学物质“NaOH”作为搜索目标时的动态关系网络图显示情况示意图；

图11是本发明实施例学习所述动态关系网络图时，点击图10所示动态关系网中与“NaOH”构成反应物与反应物关系的“CuSO₄”后，显示相应的化学反应方程式、反应现象和反应应用等学习内容的示意图；

图12是本发明实施例学习所述动态关系网络图时，通过化学物质链接至虚拟化学实验室模块的学习示意图；

图13是本发明实施例学习所述动态关系网络图时，显示化学物质的相关知识点列表的示意图；

图14是本发明实施例学习所述动态关系网络图时，点击图13所示相关知识点列表中“二氧化碳”后，显示相关知识点的具体内容的示意图；

图15是本发明实施例通过二分位移法移动所述动态关系网络图中的对象时，对象移动轨迹的示意图；

图16是本发明分页显示动态关系网络图时，均衡分配每页的各类型化学物质个数的方法流程图；

图17是包含试题库模块、关联库模块、方程式信息库模块和虚拟实验室模块的化学资源包文件的整体模块示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为便于更好地理解本发明所述技术方案，先对化学资源包文件8进行解释说明。

如图17所示，所述化学资源包文件8包括试题库模块、虚拟实验室模块和关联库模块，所述试题库模块用于关键字搜索式学习；所述虚拟实验室模块用于虚拟实验室学习；所述关联库模块用于语义关联搜索学习和化学关联网络图学习。

由于试题库模块和虚拟实验室模块均为现有技术内容，本发明中仅做简要说明。如图17所示，所述试题库模块包括试题索引模块、试题内容模块。所述试题索引模块包括知识点名称模块、试题ID模块和试题内容索引模块，所述知识点名称模块包括知识点名称、知识点ID号、每个知识点名称对应的试题ID号、指向试题内容模块中文本型知识点模块中相应内容的索引地址和指向试题ID模块中相应内容的索引地址；所述试题ID模块包括每个试题对应的ID号、每个试题对应的知识点名称、及指向试题内容模块中交互型试题内容模块中的相应内容的索引地址；所述试题内容索引模块包括知识点名称、指向试题内容模块中交互型试题内容模块的相应试题内容的索引地址)；所述试题内容模块包括文本型知识点模块和可与用户交互的交互型试题内容模块，所述交互型试题内容模块包含试题内容、试题答案、试题解析、知识点名称、指向知识点名称模块中相应知识点的索引地址。

如图17所示，所述虚拟实验室模块包括实验操作模块和实验说明模块，所述实验操作模块用于用户模拟实验操作，所述实验说明模块用于指引用户实验。

如图17所示，所述关联库模块包括化学物质搜索库模块、化学物质主库模块、反应物与反应物属性库模块、反应物属性模块、生成物属性模块、方程式信息库模块。

所述化学物质搜索库模块包括化学物质搜索库索引模块、化学物质查询词模块，所述化学物质搜索库索引模块包括关联库模块中的化学物质总个数，各个化学物质指向化学物质查询词模块中相应内容的索引地址，该模块中每条记录的数据等宽，便于二分法查找，故用于接受用户输入的关键字；所述化学物质查询词模块包括链长(即查询词长度)、查询词和查询词指向化学物质主库中相应内容的索引地址，所述查询词包括汉字、英文和公式(即化学物质的标准分子式对应的XML代码表达式)，所述查询词按GBK内码由小到大的顺序排序。

所述化学物质主库模块包括反应物与反应物属性地址模块、反应物属性地址模块、生成物属性地址模块、相关知识点属性模块、化学物质中文名称模块和化学物质分子式模块，所述反应物与反应物属性地址模块是指将主化学物质(即查询词，用户输入的关键字)作为反应物，能与主化学物质相互反应的其它化学物质在反应物与反应物属性库模块中相应内容的索引地址；所述反应物属性地址模块是指将主化学物质作为生成物，其反应物在反应物属性库模块中相应内容的索引地址；所述生成物属性地址模块是指将主化学物质作为反应物，其生成物在生成物属性模块中相应内容的索引地址；所述相关知识点属性模块是指与主化学物质具有关联关系的知识点在试题库索引模块中的知识点名称模块中相应知识点的索引地址；所述化学物质中文名称模块包括化学物质的化学名称、别名；所述化学物质分子式指化学物质的标准分子式对应的XML代码表达式，如化学物质“氧气”的标准分子式为O₂，该标准公式(标准分子式)可采用分子式代码(XML代码)来解析，所述XML代码为用通用的XML语言所描述的代码(Extensible Markup Language)，即为用可扩展标记语言描述的分子式代码，如中国专利ZL200710075749.2对MathML语言(数学标记语言，XML语言中的一种)描述数理化公式，及手持式电子学习设备对数理化公式的输入和解析均进行了介绍，此处不再赘述。

所述反应物与反应物属性库模块是指将所述化学物质主库模块中各化学物质作为反应物质，该反应物质与其它化学物质相互反应从而两者之间构成反应物与反应物关系的其它化学物质的信息，该模块包括其它化学物质的个数、每个其它化学物质指向化学物质主库模块中的索引地址、主化学物质与其它化学物质相互反应对应的化学方程式指向方程式信息索引模块中的索引地址。

所述反应物属性库模块是指将所述化学物质主库模块中各个化学物质作为生成物质，该生成物质与其反应物质构成反应物关系的反应物质的信息，该模块包括反应物质的个数、每个反应物质指向化学物质主库模块中的索引地址、主化学物质与反应物质对应的化学方程式指向方程式信息索引模块中的索引地址。

所述生成物属性库模块是指将所述化学物质主库模块中各化学物质作为反应物质，该反应物质与其生成物质构成生成物关系的生成物质的信息，该模块包括生成物质的个数、每个生成物质指向化学物质主库模块中的索引地址、主化学物质与生成物质对应的化学方程式指向方程式信息库模块中的索引地址。

所述方程式信息库模块包括方程式信息索引模块、方程式内容库模块。所述方程式信息索引模块包括方程式个数模块、方程式地址模块、反应物地址模块和生成物地址模块。所述方程式个数模块指化学物质主库模块中各化学物质与其属性物质分别构成反应物与反应物关系、反应物关系和生成物关系的对应方程式的个数，所述方程式地址模块包括与主化学物质分别构成反应物与反应物关系、反应物关系和生成物关系对应的化学反应指向方程式内容库模块的索引地址；所述反应物地址模块是指与主化学物质构成反应物关系的化学物质指向化学物质分子式模块中相应内容的索引地址；所述生成物地址模块是指与主化学物质构成生成物关系的化学物质指向化学物质分子式模块中相应内容的索引地址。

所述方程式内容库模块包括方程式模块、反应现象模块、反应应用模块和虚拟实验室链接模块，所述方程式模块是指与主化学物质分别构成反应物与反应物关系、反应物关系、生成物关系的化学物质与主化学物质对应化学反应的化学方程式；所述反应现象模块是指与主化学物质分别构成反应物与反应物关系、反应物关系、生成物关系的化学物质与主化学物质对应化学反应的反应现象；所述反应应用模块是指与主化学物质分别构成反应物与反应物关系、反应物关系、生成物关系的化学物质与主化学物质对应化学反应的实际应用说明；所述虚拟实验室链接模块包括指向虚拟实验室模块的索引地址。

所述虚拟实验室模块包括实验操作模块和实验说明模块，所述实验操作模块用于用户模拟实验操作，所述模拟实验是指与主化学物质分别构成反应物与反应物关系、反应物关系、生成物关系的化学物质与主化学物质对应化学反应的模拟化学实验操作；所述实验说明模块是指模拟化学实验对应的说明，包括实验原理、实验步骤、实验现象、实验器材、注意事项等，用于指导用户实验操作。

如图1所示，本发明的化学知识关联搜索系统包括接收模块1、搜索模块2、显示模块3、对象设置模块4、关系网构建模块5、关系网变换模块6、关系网学习模块7和化学资源包文件8。

所述接收模块1用于接收用户输入的待搜索关键字。

所述搜索模块2用于搜索所述关键字，获取与所述关键字相匹配的化学物质在化学物质主库模块中的索引地址。

所述搜索模块2包括字符判断模块21、文件获取模块22和关键字查询模块23。

所述字符判断模块21用于判断所述关键字是否为合法字符，如输入关键字为标点符号则不合法。

所述文件获取模块22用于扫描并获取存储有化学知识及其关联内容的化学资源包文件。

所述关键字查询模块23用于搜索所述化学资源包文件存储的各个查询词组，若某个查询词组包含所述关键字，则获取该查询词组对应的化学物质在化学物质主库模块中的索引地址。

所述显示模块3用于根据所述化学物质在化学物质主库模块中的索引地址获取所述化学物质及与其构成反应物与反应物关系或与其构成反应物关系或与其构成生成物关系的其它化学物质的内容，并将所述化学物质的内容例如化学物质的分子式或中文名称等信息显示在结果列表上。

所述对象设置模块4用于将所述结果列表上的所述化学物质置为中心知识对象，获取与所述化学物质分别构成反应物关系、生成物关系或反应物与反应物关系的发散知识对象。

所述关系网构建模块5用于构建由所述中心知识对象和发散知识对象组成的可随意变换的动态关系网络图，点击并显示所述动态关系网络图中的中心知识对象或发散知识对象对应的化学知识内容。

所述关系网变换模块6用于当所述动态关系网络图中的发散知识对象进入了以中心知识对象为中心的一个辐射区域内时，构建新的动态关系网络图。

所述关系网学习模块7用于调取所述新的动态关系网络图中的中心知识对象或发散知识对象对应的化学知识内容并在屏幕上显示。

所述化学资源包文件8用于包括存储试题的试题库模块、存储化学实验的虚拟实验室模块和存储各个化学物质对应的查询词组、化学方程式、化学方程式所涉及的反应物和生成物的关联库模块。

所述化学资源包文件8的结构示意图如图3、图4、图5及图17所示，包括试题库模块、虚拟实验室模块和关联库模块，所述关联库模块包括化学物质搜索库模块、化学物质主库模块、反应物属性库模块、生成物属性库模块、反应物与反应物属性库模块、方程式信息库模块。所述关联库模块通过化学物质主库模块中的相关知识点属性地址模块与试题库模块相关联，通过方程式内容库模块中的虚拟实验室链接模块与虚拟实验室模块相关联。

所述化学物质搜索库模块包括化学物质搜索库索引模块、化学物质查询词模块，所述化学物质搜索库索引模块包括关联库模块中的化学物质总个数，各个化学物质指向化学物质查询词模块中相应内容的索引地址，该模块中每条记录的数据等宽，便于二分法查找，故用于接受输入的关键字；所述化学物质查询词模块包括链长(即查询词长度)、查询词和查询词指向化学物质主库中相应内容的索引地址，所述查询词包括汉字、英文和公式(即化学物质的标准化学式)，所述查询词按GBK内码由小到大的顺序排序。

所述化学物质主库模块包括反应物与反应物属性地址模块、反应物属性地址模块、生成物属性地址模块、相关知识点属性模块、化学物质中文名称模块和化学物质分子式模块，所述反应物与反应物属性地址模块是指将主化学物质(即查询词，用户输入的关键字)作为反应物，能与主化学物质相互反应的其它化学物质在反应物与反应物属性库模块中相应内容的索引地址；所述反应物属性地址模块是指将主化学物质作为生成物，其反应物在反应物属性库模块中相应内容的索引地址；所述生成物属性地址模块是指将主化学物质作为反应物，其生成物在生成物属性模块中相应内容的索引地址；所述相关知识点属性模块是指与主化学物质具有关联关系的知识点在试题库索引模块中的知识点名称模块中相应知识点的索引地址；所述化学物质中文名称模块包括化学物质的化学名称、别名；所述化学物质分子式指化学物质的标准分子式对应的XML代码表达式，如化学物质“氧气”的标准分子式为O₂，其标准分子式可采用分子式代码(XML代码)来解析，所述XML代码为用通用的XML语言所描述的代码(Extensible Markup Language)，即为用可扩展标记语言描述的分子式代码，如中国专利ZL200710075749.2对MathML语言(数学标记语言，XML语言中的一种)描述数理化公式，及手持式电子学习设备对数理化公式的输入和解析均进行了介绍，此处不再赘述。

所述反应物属性库模块存储将所述化学物质主库模块中各个化学物质作为生成物质时，该生成物质与其反应物质构成反应物关系的反应物质的信息，该模块包括反应物质的个数、每个反应物质指向化学物质主库模块中的索引地址、主化学物质与反应物质对应的化学方程式指向方程式信息索引模块中的索引地址。

所述生成物属性库模块存储将所述化学物质主库模块中各化学物质作为反应物质时，该反应物质与其生成物质构成生成物关系的生成物质的信息，该模块包括生成物质的个数、每个生成物质指向化学物质主库模块中的索引地址、主化学物质与生成物质对应的化学方程式指向方程式信息库模块中的索引地址。

所述反应物与反应物属性库模块存储将所述化学物质主库模块中各化学物质作为反应物质时，该反应物质与其它化学物质相互反应从而两者之间构成反应物与反应物关系的其它化学物质的信息，该模块包括其它化学物质的个数、每个其它化学物质指向化学物质主库模块中的索引地址、主化学物质与其它化学物质相互反应对应的化学方程式指向方程式信息索引模块中的索引地址。

所述方程式信息库模块包括方程式信息索引模块、方程式内容库模块。所述方程式信息索引模块包括方程式个数模块、方程式地址模块、反应物地址模块和生成物地址模块。所述方程式个数模块指化学物质主库模块中各化学物质与其属性物质分别构成反应物与反应物关系、反应物关系和生成物关系的对应方程式的个数，所述方程式地址模块包括与主化学物质分别构成反应物与反应物关系、反应物关系和生成物关系对应的化学反应指向方程式内容库模块的索引地址；所述反应物地址模块是指与主化学物质构成反应物关系的化学物质指向化学物质分子式模块中相应内容的索引地址；所述生成物地址模块是指与主化学物质构成生成物关系的化学物质指向化学物质分子式模块中相应内容的索引地址。

所述方程式内容库模块包括方程式模块、反应现象模块、反应应用模块和虚拟实验室链接模块，所述方程式模块是指与主化学物质分别构成反应物与反应物关系、反应物关系、生成物关系的化学物质与主化学物质对应化学反应的化学方程式；所述反应现象模块是指与主化学物质分别构成反应物与反应物关系、反应物关系、生成物关系的化学物质与主化学物质对应化学反应的反应现象；所述反应应用模块是指与主化学物质分别构成反应物与反应物关系、反应物关系、生成物关系的化学物质与主化学物质对应化学反应的实际应用说明；所述虚拟实验室链接模块包括指向虚拟实验室模块的索引地址。

所述虚拟实验室模块包括实验操作模块和实验说明模块，所述实验操作模块用于用户模拟实验操作，所述模拟实验是指与主化学物质分别构成反应物与反应物关系、反应物关系、生成物关系的化学物质与主化学物质对应化学反应的模拟化学实验操作；所述实验说明模块是指模拟化学实验对应的说明，包括实验原理、实验步骤、实验现象、实验器材、注意事项等，用于指导用户实验操作。

以上详细说明了本发明的化学知识关联搜索系统的各个模块，并且重点介绍了化学资源包文件8，本发明的化学知识关联索引方法基于化学资源包文件，通过一系列的处理过程实现化学知识及与其有关联的关联知识的查询和显示。下面将对本发明的化学知识关联搜索方法进行详细说明。

如图2a所示，本发明化学关联搜索的实现采用了三层结构，包括界面层、中间层和引擎库。

界面层：主要负责与用户操作交互，接受用户输入，按功能组织界面呈现给用户。

中间层：主要负责处理用户的操作请求事件，根据相应的操作请求事件调用引擎库的相关模块，组织数据反馈给界面层显示，起承上启下的作用。

引擎库：主要负责化学资源包文件中数据的解析与搜索引擎的实现。

理解了本发明的总体结构之后，下面详细介绍本发明方法的具体流程。图2b是本发明的化学知识关联搜索方法的流程图。为了便于描述，这里只示出了与本发明相关的部分。

步骤S1：接收用户输入的待搜索关键字。

图8示出了本发明的化学知识关联系统的搜索界面，如图8所示，用户在搜索栏中输入待搜索关键字，确认输入后系统便可以接受用户输入的待搜索关键字，并转入步骤S2进行语义关联搜索处理。

步骤S2：在化学物质搜索库模块中搜索所述关键字，获取与所述关键字相匹配的化学物质在化学物质主库模块中的索引地址。所述步骤S2包括：

步骤S201：判断所述关键字是否为合法字符，若是则进入步骤S202，若否则提示用户重新输入。

步骤S202：扫描并获取存储有化学知识及其关联内容的化学资源包文件。

图6示出了扫描资源包文件的具体操作步骤，如图6所示，首先扫描系统磁盘存储的所有资源包文件，并以资源包列表的形式排列出来，然后获取资源包列表中的单个资源包文件，获取成功后判断其是否为化学资源包文件，若是则加入待搜索文件列表，若否则丢弃该资源包文件，直至资源包列表中的每一个资源包文件被判断完毕为止。所述判断是否为化学资源包文件指通过该资源包文件的文件头或者文件尾等信息进行判断。

本发明实施例中，化学资源包文件中的关联库模块存储有各个化学物质对应的查询词组、相关知识点、反应物、生成物、反应物与反应物、化学方程式、反应现象、反应应用、虚拟化学实验室信息。如图3所示，所述化学物质搜索库、化学物质主库、反应物与反应属性库、反应物属性库、生成物属性库之间通过索引地址形成关联，具体包括：1)通过在化学物质搜索库索引模块匹配关键字(查询词，或主化学物质)可获得查询词在化学物质查询词模块中的索引地址，并进一步获取化学物质查询词模块中相应查询词组的内容，所述查询词组的内容包括每个查询词组对应的化学物质中文名称、简化分子式、化学物质标准分子式对应的XML代码表达式以及该化学物质指向化学物质主库中的索引地址；2)通过化学物质查询词模块中指向化学物质主库中的索引地址可以获得该化学物质在化学物质主库中的内容，所述化学物质的内容包括化学物质的中文名称、化学物质标准分子式对应的XML代码表达式、以及与查询词构成反应物与反应物关系的其它关联化学物质在反应物与反应物属性库中的索引地址(简称反应物与反应物属性地址)、与查询词构成反应物关系的其它关联化学物质在反应物属性库中的索引地址(简称反应物属性地址)、与查询词构成生成物关系的其它关联化学物质在生成物属性库中的索引地址(简称生成物属性地址)、与查询词相关联的知识点在试题索引模块中知识点名称模块中的索引地址(简称相关知识点属性地址)；3)通过生成物索引地址、反应物索引地址、反应物与反应物索引地址、相关知识点的索引地址分别可指向生成物属性库模块、反应物属性库模块、反应物与反应物属性库模块、试题库模块中相应的内容。其中，每个化学物质对应了一个查询词组，查询词组中给出了每一个化学物质的多个常用名称，例如一个化学物质“NaOH”，它的查询词组为氢氧化钠、烧碱、火碱、苛性钠、NaOH，因此用户无论输入它的哪一个名称，都可以查询到“NaOH”，从而实现语义关联搜索。

步骤S203：搜索所述化学资源包文件中存储有化学物质对应查询词组的化学物质搜索库模块，将输入关键字与查询词组匹配，若匹配成功，则获取该查询词组在化学物质主库模块中对应的化学物质的索引地址。

图7示出了匹配所述化学资源包文件中各组查询词的具体操作步骤，如图7所示，首先打开所述化学资源包文件，并判断其是否为有效文件，然后处理用户输入的待搜索关键字(包含大写字母时转换为小写字母)，最后利用二分法在所述化学物质搜索库索引模块中查询所述存储的各组查询词，即循环读取化学物质搜索库索引模块中的中数索引地址，并判断中数索引地址对应的查询词是否包含所述关键字，若是则结束循环并获取包含所述关键字的那组查询词所对应的化学物质在化学物质查询词模块中的索引地址。所述判断化学资源包文件是否为有效文件的方法包括对该化学资源包文件的文件头或文件尾或校验码等进行判断，由于二分法为现有技术，此处省略对其的进一步说明。

步骤S3：根据所述化学物质在化学物质查询词模块中的索引地址获取所述化学物质在化学物质主库模块中的索引地址，再根据所述化学物质在化学物质主库模块中的索引地址获取该化学物质在化学物质主库模块中的内容，所述化学物质在化学物质主库模块中的内容包括化学物质的中文名称、化学物质标准分子式对应的XML表达式、生成物索引地址、反应物索引地址、反应物与反应物索引地址、相关知识点的索引地址，进而获取与其有关联的化学物质(生成物、反应物、反应物与反应物、相关知识点)的内容，并至少将所述化学物质的分子式或中文名称信息显示在结果列表上。

下面进一步说明通过步骤S3获取的与查询词有关联的化学物质(生成物、反应物、反应物与反应物、相关知识点)的内容。例如，根据化学物质H₂O的索引地址，可以获取到它的中文名称“水”、分子式“H₂O”，还可以获取到与其有关联的化学物质的索引地址，比如由于：

Cl₂+H₂O＝HCl+HClO

Na₂O+H₂O＝2NaOH

2H₂+O₂＝2H₂O(条件是点燃)

HCl、HClO、NaOH均是H₂O作为反应物时与其他物质反应所生成的生成物，因此通过H₂O在化学物质主库中的生成物索引地址可以得到其生成的生成物HCl、HClO、NaOH在生成物属性库模块中的索引地址；H₂和O₂相互反应可生成H₂O，因此通过H₂O在化学物质主库中的反应物索引地址还可得到反应物即H₂和O₂在反应物属性库模块中的索引地址；Cl₂和Na₂O均可以与H₂O反应，因此通过H₂O在化学物质主库中的反应物与反应物索引地址可以得到与其反应的反应物Cl₂、Na₂O在反应物与反应物属性库模块中的索引地址。得到与H₂O有关联的化学物质及H₂O的相关知识点在试题库模块中的索引地址后，可进一步获取它们的具体内容，并根据需要部分或全部显示在结果列表上。本发明实施例在步骤S3中只显示化学物质的名称、别名，而化学物质的反应物、生成物、反应物与反应物等与其关联的化学物质将通过动态关系网络图进行显示。

步骤S4：将所述结果列表上的所述化学物质(即主化学物质)置为中心知识对象，获取与所述化学物质分别构成反应物关系、生成物关系或反应物与反应物关系的关联化学物质的标准分子式或中文名称并置为发散知识对象。

图9示出了化学物质“NaOH”作为搜索目标时的结果列表显示情况。当用户点击结果列表中的化学物质时“氢氧化钠”时，系统将化学物质“氢氧化钠”置为中心知识对象，并根据化学物质主库模块中化学物质“氢氧化钠”分别在反应物与反应物属性库、反应物属性库、生成物属性库、相关知识点属性库中的索引地址获取其关联的各个化学物质作为发散知识对象，供用户选择学习。

步骤S4中显示化学物质标准分子式的过程中存在解析标准分子式对应的XML表达式，并在动态关系网络图中以标准分子式的形式显示的过程，该解析与显示过程为现有技术，此处不再详述。

步骤S5：构建由所述中心知识对象和发散知识对象组成的可随意变换的动态关系网络图，点击并显示所述动态关系网络图中的中心知识对象或发散知识对象对应的化学知识内容。

步骤S4获取了与所述化学物质分别构成反应物关系、生成物关系或反应物与反应物关系的关联化学物质后，需要构建动态关系网络图，从而使用户可方便地学习化学知识。图10示出了由化学物质“氢氧化钠”(中心知识对象)及其关联的各个关联化学物质(发散知识对象)所构成的动态关系网络图。如图10所示，所述动态关系网络图包括一个位于中心的中心知识对象(NaOH)和若干个位于四周通过线条与中心知识对象连接的发散知识对象。每一对象均可被操作控制，以引发具体的行为，例如点击中心知识对象或发散知识对象时可直接学习化学物质的化学反应方程式、反应现象、反应应用、实验器材、实验步骤、实验原理等内容。又例如，拖动发散知识对象至动态关系网络图的中心知识对象的中心位置时，发散知识对象会变成新的中心知识对象，此时系统将新的中心知识对象作为新的输入关键字重新启动搜索流程，构建新的动态关系网络图，该新的动态关系网络图反应了新的中心知识对象与其对应的发散知识对象之间的关系，供用户进一步选择学习，从而用户输入一个关键字后通过动态关系网络图可漫游至化学资源包文件中的任何其它化学物质。

下面对构建及学习动态关系网络图的具体步骤进行详细说明。所述步骤S5中构建并学习动态关系网络包括以下步骤：

步骤S501：创建动态关系网络图的中心知识对象，用于存储所述化学物质的分子式对应的XML表达式和所述化学物质在化学物质主库模块中的索引地址；创建动态关系网络图的发散知识对象，用于存储与所述化学物质分别构成反应物关系、生成物关系或反应物与反应物关系的关联化学物质的分子式对应的XML表达式及关联化学物质在化学物质主库模块中的索引地址。

如图10所示，所述中心知识对象和发散知识对象在动态关系网络图中实际上是通过图片来实现，图片上反映了与所述化学物质分别构成反应物关系、生成物关系或反应物与反应物关系的关联化学物质的分子式及这些关联化学物质在化学物质主库模块中的索引地址，因此当用户点击中心知识对象或发散知识对象时，可以根据索引地址调取并显示对象对应的化学物质的具体学习资源。

步骤S502：将所述中心知识对象设置在动态关系网络图的中心，将所述发散知识对象均匀散布在所述中心知识对象的周围。

在步骤S502中，可以采用多种方式使发散知识对象均匀散布在中心知识对象的周围，在实际操作中，可根据发散知识对象的个数来确定最佳排列方式。例如假设一个动态关系网络图最多可显示1个中心知识对象和8个发散知识对象，该动态关系网包括一个中心坐标区域，用于排布中心知识对象，还包括1到8号共8个均匀顺序排列在中心坐标四周的发散坐标区域，用于排布8个发散知识对象，假设每页需要显示的发散知识对象个数为N，则

1)当N＝1时，随机取一个发散坐标位置用于显示该发散知识对象；

2)当N＝2时，先随机取一个发散坐标位置，然后间隔3个数取另一个发散坐标位置，例如取2、6号或4、8号发散坐标位置来显示发散知识对象；

3)当N＝3时，先随机取一个发散坐标位置，然后顺时针间隔2个数取一个发散坐标位置，逆时针间隔2个数取一个发散坐标位置，例如取3、6、8号或5、8、2号发散坐标位置来显示发散知识对象；

4)当N＝4时，先随机取一个发散坐标位置，然后顺时针每间隔一个数取一个发散坐标位置，例如取2、4、6、8号发散坐标位置来显示发散知识对象；

5)当N＝5时，先随机取一个发散坐标位置，然后顺时针间隔一个数取两个连续的发散坐标位置，之后再间隔一个数取两个连续的发散坐标位置，例如取3、5、6、8、1号或5、7、8、2、3号发散坐标位置来显示发散知识对象；

6)当N＝6时，先随机取三个连续的发散坐标位置，然后间隔一个数后再取3个连续的发散坐标位置，比如取3、4、5、7、8、1号发散坐标位置来显示发散知识对象；

7)当N＝7时，随机取7个发散坐标位置来显示发散知识对象；

8)当N＝8时，取1-8号即取全部发散坐标位置来显示发散知识对象。

当需要显示的发散知识对象的个数超过一个动态关系网络图可以显示的个数时，要进行分页显示。本发明实施例中，每页显示的反应物、生成物、反应物与反应物个数均衡，防止了每一页只显示反应物、或生成物、或反应物与反应物的情况，即实现了每页显示一定数量的反应物、生成物、反应物与反应物，使用户可以全面学习。分页显示方法如图16所示，首先获取各类型物质(反应物、生成物、反应物与反应物)的总数，即可计算出所有需要显示的发散物质的总数，然后根据所有需要显示的发散物质的总数和每页可显示的发散物质的最大个数计算需要分页的总页数，最后循环分配每一页的反应物、生成物、反应物与反应物的个数。所述循环分配每一页的方法是：用“各类型物质的总数”除以“总页数”得到“该类型物质在每一页出现的个数(简称为平均数)”，为各类型物质分配平均数的坐标位置，分配完成后若该页仍没有布满(存在空缺坐标位置)，则循环为每个类型物质再分配1个坐标位置直至该页布满为止。举例来说，当反应物的总数为4个，生成物的总数为10个，反应物与反应物的个数为9个时，则应该分为3页(假设每页最多可分配8个发散知识对象)，因为(4+10+9)÷8＝2.875(需要3页才能显示完毕)；每一页为反应物分配4÷3＝1个坐标位置，为生成物分配10÷3＝3个坐标位置，为反应物与反应物分配9÷3＝3个坐标位置，分配完成后发现页面还存在1个空缺坐标位置，则按照反应物、生成物、反应物与反应物的顺序分配这个空缺坐标位置(第一页时该空缺坐标位置分给反应物；第二页时分给生成物)。以上仅为举例，并不用于限制本发明。

步骤S503：点击所述中心知识对象或发散知识对象，根据所述中心知识对象存储的所述化学物质在化学物质主库中的索引地址、或所述发散知识对象存储的所述关联化学物质在化学物质主库中的索引地址，调取并显示对应的关联化学知识内容，如化学反应方程式、反应现象、反应应用、实验器材、实验步骤、实验原理等内容，如图11、图12所示。

所述化学物质在化学物质主库中的索引地址指向化学物质的内容，通过所述化学物质的内容中存储的相关知识点的索引地址，可以指向试题库中化学物质的相关知识点的内容。如图5，所述相关知识点的内容包括知识点ID和知识点名称，该知识点ID指向存有知识点具体内容的试题库(试题库结构请参考图17)，因此当用户点击搜索列表中的化学物质不仅可以获得其对应的动态关系网络图，还可以获取到该化学物质的相关知识点内容，如图13、图14所示。

根据与主化学物质分别构成生成物关系、反应物关系、反应物与反应物关系的其它关联化学物质存储在化学物质主库中的索引地址，可指向并获取这些关联化学物质的内容(即生成物属性库、反应物属性库和反应物与反应物属性库中的相应内容)。如图3，所述生成物、反应物、反应物与反应物的内容包括物质个数n、物质的地址(指向化学物质主库中的内容)、以及物质对应的方程式信息索引地址(指向方程式信息库)，因此通过发散知识对象的各个索引地址将得到生成物、反应物、反应物与反应物等关联化学物质的分子式、中文名、以及方程式信息。如图4所示，所述方程式信息库包括方程式信息索引模块和方程式内容库模块，所述方程式信息索引模块包括方程式个数n、方程式地址、反应物地址、生成物地址等信息，而方程式地址指向方程式内容库模块中相应化学物质的化学反应方程式、反应现象、反应应用、虚拟实验室链接等内容。如图17所示，所述虚拟实验室包括实验操作模块和实验说明模块，所述实验操作模块用于用户模拟实验操作，所述实验说明模块用于指引用户实验。因此，当用户点击发散知识对象时，通过一级一级的索引地址的导向作用，最终可调取到用户所需的学习资源，例如化学物质的化学反应方程式、反应现象、反应应用、实验器材、实验步骤、实验原理等内容。

本发明的化学知识关联搜索方法还进一步包括以下步骤：

步骤S6：当所述动态关系网络图中的发散知识对象进入了以中心知识对象为中心的一个辐射区域内时，构建新的动态关系网络图。

所述步骤S6包括步骤S601和步骤S602，说明如下：

步骤S601：判断位于所述动态关系网络图中的发散知识对象是否进入以所述中心知识对象为中心的一个辐射区域内，若是则将该发散知识对象设置为新的中心知识对象，以新的中心知识对象作为新的关键字重新启动搜索引擎，并构建该新的中心知识对象对应的动态关系网络图。

前已述及，发散知识对象以图片或链接形式实现，可以被用户拖动，当拖动事件发生时，可以触发步骤S6的判断过程。本发明以中心知识对象为中心划定了一个具有一定距离半径的圆形辐射区域，因此当某一周围的发散知识对象被拖动时，可以判断该发散知识对象与中心知识对象的距离A，当距离A小于或等于圆形辐射区域的半径时，就可以得出有发散知识对象进入了辐射区域内的判断，进而可进一步到化学资源包文件中根据该发散知识对象对应的索引地址查询其对应的化学知识内容，并构建新的动态关系网络图显示给用户(构建方法同上所述)。

步骤S602：若位于所述动态关系网络图中的发散知识对象没有进入以所述中心知识对象为中心的一个辐射区域内，则通过二分位移方法将该发散知识对象回复至其原来所处的位置(简称原位)。

下面对二分位移方法进行说明：当发散知识对象被拖动离开它被固定的发散坐标位置(简称原始位置)而到达新的发散坐标位置后，它将以v的速度回到其原始位置，V＝发散知识对象当前所在位置区域的中心坐标与原始位置区域的中心坐标位置之间的距离/2，由于原始位置区域的中心坐标不变，因此v是根据发散知识对象当前位置的变化而不断变化的，发散知识对象当前位置距离原始位置位置越远，v值越大，即发散知识对象移动的速度越快；发散词知识对象当前位置距离原始坐标位置越近，v值越小，即发散知识对象移动的速度越慢。最终，发散知识对象回到其原始位置。对象移动轨迹的情况可参考图15。

步骤S7：调取所述新的动态关系网络图中的中心知识对象或发散知识对象对应的化学知识内容并在屏幕上显示。

在步骤S7中，当用户点击新的动态关系网络图中的某个对象时，调取并显示该对象对应的化学知识内容，例如显示化学物质的化学反应方程式、反应现象、反应应用、实验器材、实验步骤、实验原理、相关知识点等内容。

需要说明的是，为便于用户输入化学物质名称对应的关键字，搜索引擎可接受用户输入简化分子式，即与化学物质搜索库索引模块中的查询词对应的简化分子式进行匹配，所述简化分子式是指将化学物质标准公式(标准分子式)中的数字统一调整为常规输入方式而非下标形式，如化学物质“氧气”的标准分子式为O₂，其简化分子式为O2，当用户输入简化分子式时，搜索引擎可将该简化分子式解析成标准分子式对应的XML代码表达式。

需要说明的是，本发明中所述的化学物质主库模块同化学物质主库，反应物与反应物属性库模块同反应物属性库，反应物属性库模块同反应物属性库，生成物属性库模块同生成物属性库，方程式信息库模块同方程式信息库，相关知识点属性库模块同知识点属性库、化学物质搜索库模块同化学物质搜索库。

综上所述，本发明的化学知识关联搜索方法实现了语义关联搜索，将每一化学物质对应的所有名称存储在查询词组中，只要用户输入的关键字被查询词组中的某个查询词所包含，就可以查询到对应的化学物质。本发明还实现了化学知识关联搜索，通过索引地址使每一化学物质和与其相关联的相关知识点、反应物、生成物、反应物与反应物、方程式信息之间建立关系，从而用户不仅可以搜索到想要学习的化学物质，还可以进一步学习该化学物质的相关知识点和关联化学物质，并且通过动态关系网络图显示它们之间的关系，使用户可以形象、方便地学习，提高了学习效率和学习效果，且通过动态关系网络图可漫游至化学资源库文件中的任何其它化学物质。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种化学知识关联搜索方法，该方法以化学资源包文件(8)为基础，包括如下步骤： 

步骤A：接收用户输入的待搜索关键字； 

其特征在于还包括如下步骤： 

步骤B：在化学物质搜索库模块中搜索所述关键字，获取与所述关键字相匹配的化学物质在化学物质主库模块中的索引地址； 

步骤C：根据所述化学物质在化学物质主库模块中的索引地址获取所述化学物质的内容，将所述化学物质置为中心知识对象，获取与所述化学物质分别构成反应物关系、生成物关系或反应物与反应物关系的关联化学物质并将其置为发散知识对象； 

步骤D：构建由所述中心知识对象和发散知识对象组成的可随意变换的动态关系网络图，点击并显示所述动态关系网络图中的中心知识对象或发散知识对象对应的化学知识内容，所述步骤D进一步包括： 

步骤D1：创建动态关系网络图的中心知识对象，用于存储所述化学物质的分子式和所述化学物质在化学物质主库模块中的索引地址；创建动态关系网络图的发散知识对象，用于存储与所述化学物质分别构成反应物关系、生成物关系或反应物与反应物关系的关联化学物质的分子式及关联化学物质在化学物质主库模块中的索引地址； 

步骤D2：将所述中心知识对象设置在动态关系网络图的中心，将所述发散知识对象均匀散布在所述中心知识对象的周围； 

步骤D3：点击所述中心知识对象或发散知识对象，根据所述中心知识对象存储的所述化学物质在化学物质主库模块中的索引地址、或所述发散知识对象存储的所述关联化学物质在化学物质主库模块中的索引地址，调取并显示对应的关联化学知识内容。 

2.根据权利要求1所述的化学知识关联搜索方法，其特征在于还包括： 

步骤E：当所述动态关系网络图中的发散知识对象进入以中心知识对象 为中心的一个辐射区域内时，则将该发散知识对象变换为新的待搜索关键字，进入步骤B和步骤C，以新的待搜索关系字为中心知识对象构建新的动态关系网络图； 

步骤F：调取所述新的动态关系网络图中的中心知识对象或发散知识对象对应的化学知识内容并在屏幕上显示。 

3.根据权利要求2所述的化学知识关联搜索方法，其特征在于，所述步骤B包括： 

步骤B1：判断所述关键字是否为合法字符，若是则进入步骤B2，否则提示用户重新输入； 

步骤B2：扫描并获取存储有化学知识及其关联内容的化学资源包文件； 

步骤B3：搜索所述化学资源包文件中存储有化学物质对应查询词组的化学物质搜索库模块，将输入关键字与查询词组匹配，若匹配成功，则获取该查询词组在化学物质主库模块中对应的化学物质的索引地址。 

4.根据权利要求3所述的化学知识关联搜索方法，其特征在于：所述化学物质在化学物质主库模块中的索引地址指向化学物质主库模块中的化学物质的内容，所述化学物质的内容包括化学物质的中文名称、分子式、以及可由其生成的生成物索引地址、可生成该化学物质的反应物索引地址、可与其发生反应的反应物与反应物索引地址、及化学物质的相关知识点的索引地址，所述步骤C获取到所述化学物质的内容后至少将所述化学物质的分子式或中文名称显示在结果列表上。 

5.根据权利要求4所述的化学知识关联搜索方法，其特征在于，所述步骤E包括： 

步骤E1：判断位于所述动态关系网络图中的发散知识对象是否进入以所述中心知识对象为中心的一个辐射区域内，若是则将该发散知识对象变换为新的待搜索关键字，进入步骤B和步骤C，以新的待搜索关系字为中心知识对象构建该新的中心知识对象对应的动态关系网络图； 

步骤E2：若位于所述动态关系网络图中的发散知识对象没有进入以所述 中心知识对象为中心的一个辐射区域内，则通过二分位移方法将该发散知识对象置回其原来所处的位置。 

6.一种化学知识关联搜索系统，包括： 

化学资源包文件(8)，包括存储试题的试题库模块、存储化学实验的虚拟实验室模块和存储各个化学物质对应的查询词组、化学方程式、化学方程式所涉及的反应物和生成物的关联库模块； 

接收模块(1)，用于接收用户输入的待搜索关键字； 

其特征在于所述系统还包括： 

搜索模块(2)，用于搜索所述关键字，获取与所述关键字相匹配的化学物质在化学物质主库模块中的索引地址； 

显示模块(3)，用于根据所述化学物质在化学物质主库模块中的索引地址获取所述化学物质及与其构成反应物与反应物关系或与其构成反应物关系或与其构成生成物关系的关联化学物质的内容，并至少将所述化学物质的分子式或中文名称显示在结果列表上； 

对象设置模块(4)，用于将所述结果列表上的所述化学物质置为中心知识对象，获取与所述化学物质分别构成反应物关系、生成物关系或反应物与反应物关系的发散知识对象； 

关系网构建模块(5)，用于构建由所述中心知识对象和发散知识对象组成的可随意变换的动态关系网络图，点击并显示所述动态关系网络图中的中心知识对象或发散知识对象对应的化学知识内容，具体的用于实现以下过程： 

创建动态关系网络图的中心知识对象，用于存储所述化学物质的分子式和所述化学物质在化学物质主库模块中的索引地址；创建动态关系网络图的发散知识对象，用于存储与所述化学物质分别构成反应物关系、生成物关系或反应物与反应物关系的关联化学物质的分子式及关联化学物质在化学物质主库模块中的索引地址； 

将所述中心知识对象设置在动态关系网络图的中心，将所述发散知识对象均匀散布在所述中心知识对象的周围； 

点击所述中心知识对象或发散知识对象，根据所述中心知识对象存储的所述化学物质在化学物质主库模块中的索引地址、或所述发散知识对象存储的所述关联化学物质在化学物质主库模块中的索引地址，调取并显示对应的关联化学知识内容。 

7.根据权利要求6所述的化学知识关联搜索系统，其特征在于所述系统还包括： 

关系网变换模块(5)，用于当所述动态关系网络图中的发散知识对象进入以中心知识对象为中心的一个辐射区域内时，构建新的动态关系网络图，具体用于实现以下过程： 

判断位于所述动态关系网络图中的发散知识对象是否进入以所述中心知识对象为中心的一个辐射区域内，若是则将该发散知识对象设置为新的中心知识对象，以新的中心知识对象作为新的关键字重新启动搜索引擎，并构建该新的中心知识对象对应的动态关系网络图；若位于所述动态关系网络图中的发散知识对象没有进入以所述中心知识对象为中心的一个辐射区域内，则通过二分位移方法将该发散知识对象回复至其原来所处的位置； 

关系网学习模块(6)，用于调取所述新的动态关系网络图中的中心知识对象或发散知识对象对应的化学知识内容并在屏幕上显示。 

8.根据权利要求7所述的化学知识关联搜索系统，其特征在于： 

所述搜索模块(2)包括字符判断模块(21)、文件获取模块(22)和关键字查询模块(23)； 

所述字符判断模块(21)用于判断所述关键字是否为合法字符； 

所述文件获取模块(22)用于扫描并获取存储有化学知识及其关联内容的化学资源包文件； 

所述关键字查询模块(23)用于搜索所述化学资源包文件中存储有化学物质对应查询词组的化学物质搜索库模块，将输入关键字与查询词组匹配，若匹配成功，则获取该查询词组在化学物质主库模块中对应的化学物质的索引地址。 

9.根据权利要求8所述的化学知识关联搜索系统，其特征在于： 

所述关联库模块包括化学物质搜索库模块、化学物质主库模块、反应物属性库模块、生成物属性库模块、反应物与反应物属性库模块、方程式信息库模块。 

10.根据权利要求9所述的化学知识关联搜索系统，其特征在于： 

所述化学物质搜索库模块包括化学物质搜索库索引模块和化学物质查询词模块，所述化学物质搜索库索引模块包括关联库模块中的化学物质总个数，各个化学物质指向化学物质查询词模块中相应内容的索引地址，该模块中每条记录的数据等宽；所述化学物质查询词模块包括链长，即查询词长度、查询词和查询词指向化学物质主库中相应内容的索引地址，所述查询词包括汉字、英文和公式，所述公式即化学物质的标准分子式，所述查询词按GBK内码由小到大的顺序排序。 

11.根据权利要求10所述的化学知识关联搜索系统，其特征在于： 

所述化学物质主库模块包括反应物与反应物属性地址模块、反应物属性地址模块、生成物属性地址模块、相关知识点属性模块、化学物质中文名称模块和化学物质分子式模块，所述反应物与反应物属性地址模块是指将主化学物质，即用户输入的关键字、查询词，作为反应物，能与主化学物质相互反应的其它化学物质在反应物与反应物属性库模块中相应内容的索引地址；所述反应物属性地址模块是指将主化学物质作为生成物，其反应物在反应物属性库模块中相应内容的索引地址；所述生成物属性地址模块是指将主化学物质作为反应物，其生成物在生成物属性库模块中相应内容的索引地址；所述相关知识点属性模块是指与主化学物质具有关联关系的知识点在试题库索引模块中的知识点名称模块中相应知识点的索引地址；所述化学物质中文名 称模块包括化学物质的化学名称、别名；所述化学物质分子式指化学物质的标准分子式对应的XML代码表达式。 

12.根据权利要求11所述的化学知识关联搜索系统，其特征在于： 

所述反应物与反应物属性库模块存储将所述化学物质主库模块中各化学物质作为反应物质时，该反应物质与其它化学物质相互反应从而两者之间构成反应物与反应物关系的其它化学物质的信息；所述反应物属性库模块存储将所述化学物质主库模块中各个化学物质作为生成物质时，该生成物质与其反应物质构成反应物关系的反应物质的信息；所述生成物属性库模块存储将所述化学物质主库模块中各化学物质作为反应物质时，该反应物质与其生成物质构成生成物关系的生成物质的信息； 

所述反应物与反应物属性库模块、反应物属性库模块、生成物属性库模块的内容构成一致，均包括对应的物质的个数、物质的地址、对应方程式指向方程式信息库模块中的索引地址，所述对应的物质的个数是指与分别与主化学物质构成反应物与反应物关系的其它化学物质的个数、与主化学物质构成反应物关系的反应物质的个数、与主化学物质构成生成物关系的生成物质的个数；所述物质的地址是指分别与主化学物质构成反应物与反应物关系、反应物关系、生成物关系的其它化学物质在化学物质主库模块中的索引地址；所述对应方程式指向方程式信息库模块中的索引地址是指分别与主化学物质构成反应物与反应物关系、反应物关系、生成物关系的其它化学物质与主化学物质对应的化学方程式在方程式信息库模块中的存储地址。 

13.根据权利要求12所述的化学知识关联搜索系统，其特征在于： 

所述方程式信息库模块包括方程式信息索引模块、方程式内容库模块，所述方程式信息索引模块包括方程式个数模块、方程式地址模块、反应物地址模块和生成物地址模块，所述方程式个数模块指化学物质主库模块中各化学物质与其属性物质分别构成反应物与反应物关系、反应物关系和生成物关系的对应方程式的个数，所述方程式地址模块包括与主化学物质分别构成反应物与反应物关系、反应物关系和生成物关系对应的化学反应指向方程式内 容库模块的索引地址；所述反应物地址模块是指与主化学物质构成反应物关系的化学物质指向化学物质分子式模块中相应内容的索引地址；所述生成物地址模块是指与主化学物质构成生成物关系的化学物质指向化学物质分子式模块中相应内容的索引地址； 

所述方程式内容库模块包括方程式模块、反应现象模块、反应应用模块和虚拟实验室链接模块，所述方程式模块是指与主化学物质分别构成反应物与反应物关系、反应物关系、生成物关系的化学物质与主化学物质对应化学反应的化学方程式；所述反应现象模块是指与主化学物质分别构成反应物与反应物关系、反应物关系、生成物关系的化学物质与主化学物质对应化学反应的反应现象；所述反应应用模块是指与主化学物质分别构成反应物与反应物关系、反应物关系、生成物关系的化学物质与主化学物质对应化学反应的实际应用说明；所述虚拟实验室链接模块包括指向虚拟实验室模块的索引地址。 

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