CN104794240B - 面向地理空间数据库属性值约束检查的表达式解析方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种面向地理空间数据库属性值约束检查的表达式解析方法，包括步骤：步骤1，定义属性值约束关系表达式；步骤2，分解与转换属性值约束关系表达式；步骤3，解析表达式；步骤4，判断属性值约束。本发明以地理空间数据库属性值约束关系检查为目的，提供一种利用逻辑蕴含表达式进行地理空间数据库属性值约束关系的标准化定义、解析、计算及判断方法，实现地理空间数据库属性值约束关系的标准化表达、解析与判断。

Description

面向地理空间数据库属性值约束检查的表达式解析方法

技术领域

本发明涉及地理空间数据库属性值约束关系检查技术，具体地，涉及面向地理空间数据库属性值约束检查的表达式解析方法，尤其是一种利用表达式对地理空间数据属性值约束关系进行定义、解析、计算与判断的技术。

背景技术

地理空间数据库是组织与管理测绘地理信息产品的一种主要形式。地理空间数据库中的一个数据表即是一类地理空间要素的集合，称为一个要素集。数据表中的一条记录表示一个地理空间要素，一个数据列表示地理空间要素的一个属性。地理空间要素的各个属性的值之间存在着一种约束关系，即一个属性的值被其他属性的值所约束。若属性赋值为不满足属性值得约束关系会直接导致基于此数据的计算分析结果不可靠，因此属性值约束关系检查是一项必不可少的工作。

目前地理空间数据库属性值约束关系检查普遍借助SQL语句实现，但利用SQL语句进行地理空间数据库属性值约束关系检查时存在明显的缺陷。这些缺陷主要表现为：

(1)难以对属性值约束关系进行统一标准的表达。属性值约束关系是一种蕴含逻辑表达式，其形式一般为“若<条件表达式>,则<决策表达式>”,而SQL语句并未提供解析蕴含逻辑表达式的功能，因此无法用SQL语句对属性值约束关系进行统一的标准的表达。

(2)无法满足复杂的属性约束关系检查。SQL语句并不包括针对属性值得算术运算与复杂的函数运算，因而无法实现约束条件类似于“属性1+Sin(属性2)/属性3>Cos(属性4)且属性3+属性5/属性7>属性1”的同时包含数学计算、逻辑运算及、关系运算及函数运算的属性值约束检查。

鉴于依赖SQL语句进行地理空间数据库属性值约束关系检查存在的问题，在进行地理空间数据库的检验与验收过程中难以全面、准确、有效的检查出地理空间数据库中不满足约束关系属性值，为检查验收工作带来极大的不便，同时也为后续数据库的分析埋下的严重的潜在障碍。

与本发明属于同一技术领域的中国授权发明专利ZL201210223624.0中提供的“表达式的解析处理系统和解析处理方法”，中国授权发明专利ZL201310005335.8中提供的“利用表达式解析实现工业现场底层设备监测管理的方法”，其表达式的解析速度均较低。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种面向地理空间数据库属性值约束检查的表达式解析方法。

本发明属于数据库检查技术。例如同技术领域的，已授权的中国发明专利ZL201080058072.1(用于检查分层型数据库中的指针的一致性的系统和方法)就是一种数据库检查技术。

本发明也属于规则检查技术。例如同技术领域的，已授权的中国发明专利ZL200710080107.1(一种配置规则检查方法及装置)就是一种规则检查技术，其在背景技术中提到可以使用对象约束语句来描述规则从而进行检查。

根据本发明提供的一种面向地理空间数据库属性值约束检查的表达式解析方法，包括如下步骤：

步骤1，定义属性值约束关系表达式

属性值约束关系表达式的定义方式为：

IF<exp1>Then<exp2>

其中，符号IF<exp1>表示括号内的表达式exp1为条件表达式，符号Then<exp2>表示括号内的表达式exp2为决策表达式；

条件表达式和决策表达式的计算结果只能为真或者假，且均采用如下定义方式：

exp＝(V,A,M,R,L,F)

其中，exp表示定义的表达式；(V,A,M,R,L,F)表示表达式exp所包含的全部元素集合；V为自定义值，为数值或者字符串；A为属性名；M为算术运算符，算术运算符包括加法运算符+、减法运算符-、乘法运算符×、除法运算符/；R为关系运算符，关系运算符包括大于运算符>、大于等于运算符≥、小于运算符＜、小于等于运算符≤、等于运算符＝、不等于运算符<>；L为逻辑运算符，逻辑运算符包括并运算符And、或运算符Or、非运算符Not；F为函数运算符；其中，V、A均称为操作数元素，M、R、L、F均称为操作符元素；

步骤2，分解与转换属性值约束关系表达式

依据属性值约束关系表达式的定义方式，将属性值约束关系表达式分解为条件表达式exp1与决策表达式exp2，并且将条件表达式、决策表达式分别转换为一个符号顺序表形式进行表达；

步骤3，解析表达式

根据符号顺序表分别解析计算条件表达式的值、决策表达式的值；

步骤4，判断属性值约束

依据条件表达式的值和决策表达式的值判断属性值是否满足属性值约束关系表达式。

优选地，所述函数运算符的定义方式为：通过函数ID、函数名、参数个数、函数执行入口来定义所述函数运算符。

优选地，所述符号顺序表是按照从左至右的顺序依次取出属性值约束关系表达式的操作符元素和操作数元素加入顺序表生成。

优选地，所述步骤3包括如下步骤：

步骤3.1：初始化操作符栈OperatorStack和操作数栈OperandStack，并置为空；

步骤3.2：遍历符号顺序表，判断当前符号类型；

步骤3.3：根据步骤3.2的判断结果：

-若当前符号为操作数，则将该操作数压入操作数栈OperandStack并进入步骤3.2读取下一个符号；

-若当前符号为操作符，则执行步骤3.4；

步骤3.4：若操作符栈OperatorStack为空，则将当前符号压入操作符栈OperatorStack；否则，读取操作符栈OperatorStack的栈顶元素，与当前操作符进行优先级比较：

若当前操作符的优先级高于栈顶元素，则将当前操作符压入操作符栈OperatorStack，并读取下一个符号；

若当前操作符优先级低于栈顶元素，则操作符栈OperatorStack的栈顶元素出栈，并依据栈顶元素，取出相应的操作数进行计算，并将计算结果压入操作数栈OperandStack；

若当前操作符优先级等于栈顶元素，则操作符栈OperatorStack的栈顶元素出栈，判断出栈的操作符元素是否为函数运算符的函数名，若是，则根据函数运算符的参数个数由操作数栈OperandStack进行出栈操作得到参数，进行函数计算，并将计算结果压入操作数栈OperandStack；

步骤3.5：重复执行步骤3.4，直到当前操作符的优先级高于栈顶元素为止；

步骤3.6：重复执行执行步骤3.2至3.5，直到符号顺序表为空为止；

步骤3.7：若操作符栈为空，则执行步骤3.8；否则，则令操作符栈OperatorStack栈顶元素出栈，判断出栈的操作符元素是否为函数运算符的函数名：

若出栈的操作符元素是函数运算符的函数名，则根据函数运算符的参数个数由操作数栈OperandStack进行出栈操作得到参数，进行函数计算，并将计算结果压入操作数栈OperandStack；否则，则取出相应的操作数进行计算，并将计算结果压入操作数栈OperandStack；

重复执行步骤3.7，直到操作符栈为空；

步骤3.8：若操作符栈OperatorStack为空且操作数栈OperandStack只有一个元素，则将操作数栈OperandStack的栈顶元素作为计算结果，即属性值约束关系表达式的值；否则，则判定属性值约束关系表达式不合法。

优选地，所述操作符优先级的定义为：

函数运算符的优先级为第一优选级；

乘法运算符、除法运算符的优先级为第二优选级；

加法运算符、减法运算符的优先级为第三优先级；

关系运算符的优先级为第四优先级；

逻辑运算符的优先级为第五优先级；

其中，第一优先级、第二优先级、第三优先级、第四优先级、第五优先级的优先级级别依次降低。

优选地，所述步骤4包括如下步骤：

步骤4.1：判断条件表达式的计算结果是否为真，若是，则进行步骤4.2，否则，则判定属性值满足属性值约束关系；

步骤4.2：判断决策表达式是否为真，若是，则判定属性值满足属性值约束关系，否则，则判定属性值不满足属性值约束关系。

优选地，还包括如下步骤：

步骤5，显示步骤4的判断结果，其中，对不满足属性值约束关系表达式的属性值予以标注显示。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供了一种利用逻辑蕴含表达式进行地理空间数据库属性值约束关系的标准化定义、解析、计算及判断方法，实现地理空间数据库属性值约束关系的标准化表达、解析与判断。

2、本发明应用实施能够为地理空间数据库属性值约束关系检查提供快速、可靠、有效的技术手段，具体表现为：

(1)为地理空间数据库属性值约束关系提供一种统一的表达方式，基于此表达方式可以到达“一次定义多次执行”的效果，提高检查效率，为属性值约束关系检查提供高效率技术支撑。

(2)为同时包含逻辑运算、算术运算、关系运算、函数运算的复杂地理空间数据库属性值约束关系检查提供了可靠的解析方法，克服依赖于SQL语句进行地理空间数据库属性值约束关系检查的重大缺陷。

3、本发明能够使得数据库数据检查过程中的计算速度大为提高，检查所需的计算时间时间明显缩短，能够显著改进计算机的内部处理能力。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1面向地理空间数据库属性值约束检查的表达式解析流程。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

为解决依赖于SQL语句进行地理空间数据库属性值约束关系检查工作中存在的问题，本发明提供一种面向地理空间数据库属性值约束检查的表达式解析方法。该方法以地理空间数据库属性值约束关系检查为目的，提供一种利用逻辑蕴含表达式进行地理空间数据库属性值约束关系的标准化定义、解析、计算及判断方法，实现地理空间数据库属性值约束关系的标准化表达、解析与判断。

本发明提供的一种面向地理空间数据库属性值约束检查的属性值约束关系表达式定义、解析、计算及判断方法具有如下特征：

(1)本发明提供的属性值约束关系表达式为“若<条件表达式>则<决策表达式>”形式的逻辑蕴含表达式，其中条件表达式与决表达式是一种包含逻辑运算、算术运算、关系运算、函数运算四种运算行为的表达式，并且表达式的计算值只能为逻辑真值或者逻辑假值。

(2)本发明提供的属性值约束关系表达式解析方式是一种基于栈操作的解析方法，该方法支持同时包含逻辑运算、算术运算、关系运算、函数运算四种运算的复杂表达式解析。

具体地，本发明提供一种面向地理空间数据库属性值约束检查的表达式解析方法，其技术流程如下：

步骤1、属性值约束关系表达式定义。

地理空间数据库属性值约束关系是地理空间数据库中一个数据表属性取值之间存在的一种相互限制的关系。本发明中利用逻辑蕴含式表达式对地理空间数据库属性值约束关系进行定义表达，该属性值约束关系表达式定义需满足如下要求：

(1)表达式以单词‘IF’为第一个元素，‘IF’后为条件表达式，条件表达式后为单词‘Then’，‘Then’后为决策表达式。

(2)条件表达式与决策表达式只能包含六种类型的元素，分别为：属性名称、自定义值(数值或字符串)、算术运算符(+、-、×、/)、逻辑运算符(And、Or、Not)、关系运算符(>、≥、＜、≤、＝、<>)、自定义函数运算符。

(3)自定义函数在具体实现时为一个类，函数类必须具有函数ID、函数名、参数个数三个属性和一个函数执行入口。

(4)表达式中所有元素之间必须以空格进行分隔。

步骤2、属性值约束关系表达式分解与转换。

分别将属性值约束关系表达式中的条件表达式与决策表达式分解为两个独立的元素集合，并且转换为顺序表的形式存储，具体方式为：利用‘IF’和‘Then’分割表达式为两个部分，在第一部分即为条件表达式，第二部分即为决策表达式。利用空格字符分别分割条件表达式和逻辑表达式，并按照从左至右的方式分别依次存入一个符号顺序表中。

步骤3、属性值约束关系表达式解析计算。

分别解析计算利用符号顺序表的形式表达的条件表达式和决策表达式的值，具体的解析计算步骤如下：

步骤3.1：初始化操作符栈OperatorStack和操作数栈OperandStack，并置为空；

步骤3.2：遍历符号顺序表，判断当前符号类型；

步骤3.3：根据步骤3.2的判断结果：

-若当前符号为操作数，则将该操作数压入操作数栈OperandStack并进入步骤3.2读取下一个符号；

-若当前符号为操作符，则执行步骤3.4；

步骤3.4：若操作符栈OperatorStack为空，则将当前符号压入操作符栈OperatorStack；否则，读取操作符栈OperatorStack的栈顶元素，与当前操作符进行优先级比较：

若当前操作符的优先级高于栈顶元素，则将当前操作符压入操作符栈OperatorStack，并读取下一个符号；

若当前操作符优先级低于栈顶元素，则操作符栈OperatorStack的栈顶元素出栈，并依据栈顶元素，取出相应的操作数进行计算，并将计算结果压入操作数栈OperandStack；

若当前操作符优先级等于栈顶元素，则操作符栈OperatorStack的栈顶元素出栈，判断出栈的操作符元素是否为函数运算符的函数名，若是，则根据函数运算符的参数个数由操作数栈OperandStack进行出栈操作得到参数，进行函数计算，并将计算结果压入操作数栈OperandStack；

步骤3.5：重复执行步骤3.4，直到当前操作符的优先级高于栈顶元素为止；

步骤3.6：重复执行执行步骤3.2至3.5，直到符号顺序表为空为止；

步骤3.7：若操作符栈为空，则执行步骤3.8；否则，则令操作符栈OperatorStack栈顶元素出栈，判断出栈的操作符元素是否为函数运算符的函数名：

若出栈的操作符元素是函数运算符的函数名，则根据函数运算符的参数个数由操作数栈OperandStack进行出栈操作得到参数，进行函数计算，并将计算结果压入操作数栈OperandStack；否则，则取出相应的操作数进行计算，并将计算结果压入操作数栈OperandStack；

重复执行步骤3.7，直到操作符栈为空；

步骤3.8：若操作符栈OperatorStack为空且操作数栈OperandStack只有一个元素，则将操作数栈OperandStack的栈顶元素作为计算结果，即属性值约束关系表达式的值；否则，则判定属性值约束关系表达式不合法。

步骤4、操作符的优先级定义方式如下：

函数运算符优先级高于乘法运算符与除法运算符优先级、乘法运算符与除法运算符优先级高于加法运算符和减法运算符优先级、加法运算符和减法运算符优先级高于关系运算符优先级、关系运算符优先级高于逻辑运算符优先级。

步骤5、属性值约束判断：依据条件表达式的值和决策表达式的值判断属性值是否满足属性值约束关系表达式。

以下以四川省彭州市地理国情普查地理空间数据库中的水系数据表(HYDL表)的属性值约束关系检查为例。

本实施例利用.NET平台开发出本发明提供的面向地理空间数据库属性值约束检查的表达式定义及解析工具，对四川省彭州市地理国情普查地理空间数据库中的水系数据表(HYDL表)进行属性值约束检查。HYDL表含有记录12161条，属性16个，其中地理国情信息编码(CC)属性、基础地理信息分类码(GB)属性、河流类型属性(TYPE)、流域(BAS)属性、实体编码依据说明(ECRM)属性、等级(GRADE)属性、单双向(SDTF)属性取值存在复杂的相互约束的关系，利用本发明提供的一种面向地理空间数据库属性值约束检查的表达式解析方法中的属性值约束关系表达式定义方法，可将地理国情普查地理空间数据库中的水系数据表(HYDL表)的属性值约束关系表达式定义如下：

注：Left为取字符串左侧指定长度子串的函数，Right为取字符串右侧指定长度子串的函数。

利用本发明提供的一种面向地理空间数据库属性值约束检查的表达式解析方法，对HYDL表的每一个属性值约束关系表达式进行分解、转换和解析，已检查HYDL表中不满足定义的属性值约束关系的记录，检验准确率为100％。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种面向地理空间数据库属性值约束检查的表达式解析方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，定义属性值约束关系表达式

属性值约束关系表达式的定义方式为：

IF<exp1>Then<exp2>

其中，符号IF<exp1>表示括号内的表达式exp1为条件表达式，符号Then<exp2>表示括号内的表达式exp2为决策表达式；

条件表达式和决策表达式的计算结果只能为真或者假，且均采用如下定义方式：

exp＝(V,A,M,R,L,F)

其中，exp表示定义的表达式；(V,A,M,R,L,F)表示表达式exp所包含的全部元素集合；V为自定义值，为数值或者字符串；A为属性名；M为算术运算符，算术运算符包括加法运算符+、减法运算符-、乘法运算符×、除法运算符/；R为关系运算符，关系运算符包括大于运算符>、大于等于运算符≥、小于运算符＜、小于等于运算符≤、等于运算符＝、不等于运算符<>；L为逻辑运算符，逻辑运算符包括并运算符And、或运算符Or、非运算符Not；F为函数运算符；其中，V、A均称为操作数元素，M、R、L、F均称为操作符元素；

步骤2，分解与转换属性值约束关系表达式

依据属性值约束关系表达式的定义方式，将属性值约束关系表达式分解为条件表达式exp1与决策表达式exp2，并且将条件表达式、决策表达式分别转换为一个符号顺序表形式进行表达；

步骤3，解析表达式

根据符号顺序表分别解析计算条件表达式的值、决策表达式的值；

步骤4，判断属性值约束

依据条件表达式的值和决策表达式的值判断属性值是否满足属性值约束关系表达式；

地理空间数据库属性值约束关系是地理空间数据库中一个数据表属性取值之间存在的一种相互限制的关系；所述地理空间数据库中的一个数据表即是一类地理空间要素的集合，称为一个要素集；数据表中的一条记录表示一个地理空间要素，一个数据列表示地理空间要素的一个属性。

2.根据权利要求1所述的面向地理空间数据库属性值约束检查的表达式解析方法，其特征在于，所述函数运算符的定义方式为：通过函数ID、函数名、参数个数、函数执行入口来定义所述函数运算符。

3.根据权利要求1所述的面向地理空间数据库属性值约束检查的表达式解析方法，其特征在于，所述符号顺序表是按照从左至右的顺序依次取出属性值约束关系表达式的操作符元素和操作数元素加入顺序表生成。

4.根据权利要求1所述的面向地理空间数据库属性值约束检查的表达式解析方法，其特征在于，所述步骤3包括如下步骤：

步骤3.1：初始化操作符栈OperatorStack和操作数栈OperandStack，并置为空；

步骤3.2：遍历符号顺序表，判断当前符号类型；

步骤3.3：根据步骤3.2的判断结果：

-若当前符号为操作数，则将该操作数压入操作数栈OperandStack并进入步骤3.2读取下一个符号；

-若当前符号为操作符，则执行步骤3.4；

步骤3.4：若操作符栈OperatorStack为空，则将当前符号压入操作符栈OperatorStack；否则，读取操作符栈OperatorStack的栈顶元素，与当前操作符进行优先级比较：

若当前操作符的优先级高于栈顶元素，则将当前操作符压入操作符栈OperatorStack，并读取下一个符号；

若当前操作符优先级低于栈顶元素，则操作符栈OperatorStack的栈顶元素出栈，并依据栈顶元素，取出相应的操作数进行计算，并将计算结果压入操作数栈OperandStack；

若当前操作符优先级等于栈顶元素，则操作符栈OperatorStack的栈顶元素出栈，判断出栈的操作符元素是否为函数运算符的函数名，若是，则根据函数运算符的参数个数由操作数栈OperandStack进行出栈操作得到参数，进行函数计算，并将计算结果压入操作数栈OperandStack；

步骤3.5：重复执行步骤3.4，直到当前操作符的优先级高于栈顶元素为止；

步骤3.6：重复执行执行步骤3.2至3.5，直到符号顺序表为空为止；

步骤3.7：若操作符栈为空，则执行步骤3.8；否则，则令操作符栈OperatorStack栈顶元素出栈，判断出栈的操作符元素是否为函数运算符的函数名：

若出栈的操作符元素是函数运算符的函数名，则根据函数运算符的参数个数由操作数栈OperandStack进行出栈操作得到参数，进行函数计算，并将计算结果压入操作数栈OperandStack；否则，则取出相应的操作数进行计算，并将计算结果压入操作数栈OperandStack；

重复执行步骤3.7，直到操作符栈为空；

步骤3.8：若操作符栈OperatorStack为空且操作数栈OperandStack只有一个元素，则将操作数栈OperandStack的栈顶元素作为计算结果，即属性值约束关系表达式的值；否则，则判定属性值约束关系表达式不合法。

5.根据权利要求4所述的面向地理空间数据库属性值约束检查的表达式解析方法，其特征在于，所述操作符优先级的定义为：

函数运算符的优先级为第一优选级；

乘法运算符、除法运算符的优先级为第二优选级；

加法运算符、减法运算符的优先级为第三优先级；

关系运算符的优先级为第四优先级；

逻辑运算符的优先级为第五优先级；

其中，第一优先级、第二优先级、第三优先级、第四优先级、第五优先级的优先级级别依次降低。

6.根据权利要求1所述的面向地理空间数据库属性值约束检查的表达式解析方法，其特征在于，所述步骤4包括如下步骤：

步骤4.1：判断条件表达式的计算结果是否为真，若是，则进行步骤4.2，否则，则判定属性值满足属性值约束关系；

步骤4.2：判断决策表达式是否为真，若是，则判定属性值满足属性值约束关系，否则，则判定属性值不满足属性值约束关系。

7.根据权利要求1所述的面向地理空间数据库属性值约束检查的表达式解析方法，其特征在于，还包括如下步骤：

步骤5，显示步骤4的判断结果，其中，对不满足属性值约束关系表达式的属性值予以标注显示。