CN110134517A - 一种基于公式解析的并行计算方法及装置 - Google Patents

一种基于公式解析的并行计算方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于公式解析的并行计算方法及装置，属于计算机领域，本发明要解决的技术问题为如何将计算公式进行解析，将公式转化为不需要依赖计算优先级的公式进行计算，充分利用计算机CPU多核的性能，提高计算机计算性能，采用的技术方案为：①该方法包括如下内容：S1、定义公式解析表：公式解析表包括原始计算指标表、原始公式表达式表、解析计算指标表以及解析计算表达式表；S2、定义公式解析算法；S3、定义计算公式；S4、公式并行计算。②该装置包括公式解析表定义单元、公式解析算法定义单元、计算公式定义单元以及公式并行计算单元。

Description

一种基于公式解析的并行计算方法及装置
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，具体地说是一种基于公式解析的并行计算方法及装置。
背景技术
随着计算机硬件的迅猛发展，CPU早已经由单核进入多核时代，但是大多数应用软件的处理还是基于单核的处理逻辑进行处理的，无法充分利用CPU多核性能来改善应用软件计算的计算效率。在.Net4.0中,集成TPL(Task Parallel Library)和PLINQ(ParallelLINQ),这意味着我们可以应用C#4.0实现并行计算,在统一的工作调度程序下进行硬件的并行协调,这将大大提高应用程序计算能力同时降低现存并发模型的复杂性,使计算机性能达到合理的应用效果。在业务系统的中使用者在定义相关公式的时候，一般是根据计算的优先级进行定义公式，由于计算公式的先后顺序，无法充分利用CPU多核的能力，进行并行计算。故如何将计算公式进行解析，将公式转化为不需要依赖计算优先级的公式进行计算，充分利用计算机CPU多核的性能，提高计算机计算性能是目前现有技术中急需解决的技术问题。
专利号为CN105956792A的专利文献公开了一种基于数据节点和公共节点的公式并行计算方法，所述方法包括如下步骤：(1)划分服务器群为公共节点和数据节点；(2)将公式计算任务分解为区域计算和全网计算；(3)所述数据节点负责并行化的区域计算；(4)所述公共节点负责区域计算协同和全网计算；(5)计算结果同步。该技术方案是利用基于数据节点和公共节点的公式并行计算方法，对传统的串行计算模式进行了集群化改造，有效提高公式计算效率，满足大规模公式计算的实时性要求，进一步保障系统稳定可靠运行，但是不能将计算公式进行解析，将公式转化为不需要依赖计算优先级的公式进行计算，充分利用计算机CPU多核的性能，提高计算机计算性能。
专利号为CN107092778A的专利文献公开了一种基于多核CPU的光纤测量并行计算方法，包括算法方案和算法公式，所述算法法案包括第一步：采样数据，第二步：数据分解，第三步：函数功能，第四步：任务分解，第五步：流水线分解，第六步：内存分配并行化；所述算法公式包括T＝执行的总时间，B＝不可以并行的总时间，N＝线程或者CPU的个数，可并行部分最快的执行时间的计算公式为：(T–B)/N，执行总时间的计算公式为：T＝B+(T–B)/N。该技术方案虽然可以充分利用闲置的CPU核心资源，提高任务的执行效率，但是不能将计算公式进行解析，将公式转化为不需要依赖计算优先级的公式进行计算，充分利用计算机CPU多核的性能，提高计算机计算性能。
发明内容
本发明的技术任务是提供一种基于公式解析的并行计算方法及装置，来解决如何将计算公式进行解析，将公式转化为不需要依赖计算优先级的公式进行计算，充分利用计算机CPU多核的性能，提高计算机计算性能的问题。
本发明的技术任务是按以下方式实现的，一种基于公式解析的并行计算方法，该方法包括如下内容：
S1、定义公式解析表：公式解析表包括原始计算指标(YSJSZB)表、原始公式表达式(YSJSBDS)表、解析计算指标(JXJSZB)表以及解析计算表达式(JXJSBDS)表；
S2、定义公式解析算法：将计算指标最终转化为由原子指标构成的计算表达式，计算指标的计算表达式中不再含有计算指标，保证在计算过程中不受计算优先级的影响，确保计算数据的准确性；其中，原子指标是指不能再计算分解的指标，即原子指标没有公式表达式；计算指标是指在计算过程中能够分解的指标，即计算指标有公式表达式；
S3、定义计算公式：将公式存储到原始计算指标(YSJSZB)和原始公式表达式(YSJSBDS)两个表中，同时将公式进行解析，解析后的结果存储到解析计算指标(JXJSZB)和解析公式表达式(JXJSBDS)中，即按照公式解析算法将原始公式表达式转换为解析后的解析公式表达式，同时去掉计算优先级；
S4、公式并行计算：在解析计算指标(JXJSZB)查找计算公式，进行并行计算。
作为优选，所述原始计算指标(YSJSZB)表的存储结构具体如下：
(1)、公式ID：指计算公式ID，依据计算公式ID去原始计算表达式中查找公式对应的计算表达式；
(2)、计算指标：指标的数据来源于计算表达式的计算结果；
(3)、计算优先级：计算指标表示计算的先后顺序，优先级越大，优先计算。
作为优选，所述原始公式表达式(YSJSBDS)表的存储结构具体如下：
(1)、公式ID：指计算公式ID，计算公式ID和计算指标进行关联；
(2)、左括号；
(3)、指标：参与计算的指标，采用计算指标或原子指标；
(4)、右括号；
(5)、计算符号：加减乘除符号。
作为优选，所述解析计算指标(JXJSZB)表的存储结构具体如下：
(1)、计算公式ID：依据计算公式ID去解析表达式中查找解析公式对应的计算表达式；
(2)、计算指标：解析后的计算指标。
作为优选，所述解析计算表达式(JXJSBDS)表的存储结构具体如下：
(1)、公式ID：关联解析计算指标；
(2)、左括号；
(3)、指标：该指标全部是原子指标；
(4)、右括号；
(5)、计算符号：加减乘除运算符。
作为优选，所述步骤S3中定义计算公式的具体步骤如下：
S301、在公式定义保存时，检查该公式是否为第一条公式：
①、若检查结果为0，则下一步执行步骤S302；
②、若检查结果不为0，则跳转至步骤S303；
S302、将数据存入原始计算指标(YSJSZB)表、原始公式表达式(YSJSBDS)表、解析计算指标(JXJSZB)表以及解析计算表达式(JXJSBDS)表；同时用户定义公式：A＝B+C,公式优先级:1；
S303、基于步骤S302，以用户定义公式：B＝D-E,优先级：2，此时B由原子指标变为计算指标，查找到计算表达式含有指标B对应的指标公式，将查找到的计算表达式中指标B由B的公式替代；
S304、所有公式在定义的时按照步骤S301到S303，将公式表达中的计算指标全部转换为原子指标公式。
作为优选，所述步骤S4中公式并行计算的具体步骤如下：
S401、定义公式，下一步执行步骤S402；
S402、判定是否是第一个公式：
①、若是，则执行步骤S403；
②、若否，则跳转至步骤S404；
S403、保存原始公式，下一步执行步骤S407；
S404、在计算表达式中查找计算指标，下一步执行步骤S405；
S405、判断是否存在计算表达式对应的计算指标：
①、若是，则执行步骤S406；
②、若否，则跳转至步骤S403；
S406、将查找到的所有相关公式的计算指标替换为该计算指标的计算表达式，下一步执行步骤S407；
S407、保存解析表达式，下一步执行步骤S408；
S408、从解析公式中取计算公式，下一步执行步骤S409；
S409、对公式进行并行计算。
一种基于公式解析的并行计算装置，该装置包括，
公式解析表定义单元，用于定义原始计算指标(YSJSZB)表、原始公式表达式(YSJSBDS)表、解析计算指标(JXJSZB)表以及解析计算表达式(JXJSBDS)表的存储结构；
公式解析算法定义单元，用于将计算指标最终转化为由原子指标构成的计算表达式，计算指标的计算表达式中不再含有计算指标，保证在计算过程中不受计算优先级的影响，确保计算数据的准确性；
计算公式定义单元，用于将公式存储到原始计算指标(YSJSZB)和原始公式表达式(YSJSBDS)两个表中，同时将公式进行解析，解析后的结果存储到解析计算指标(JXJSZB)和解析公式表达式(JXJSBDS)中，即按照公式解析算法将原始公式表达式转换为解析后的解析公式表达式，同时去掉计算优先级；
公式并行计算单元，用于对查找到的与解析计算指标(JXJSZB)对应的计算公式进行并行计算。
本发明的基于公式解析的并行计算方法及装置具有以下优点：
(一)、本发明通过提前对公式进行解析，全部转化为同样的优先级公式，充分利用计算机CPU的多核能力，进行并行计算，提高公式计算的速度，同时提高了软件产品计算的性能，改善了软件计算过程中用户使用体验，提高了用户依据计算结果的决策效率；
(二)、本发明通过进行公式解析后的公式，在计算时，不需要使用优先级，可以进行并行计算，并保证计算结果的准确性，而且能够更快的给用户反馈出计算结果，提高了用户依据计算结果的决策效率；
(三)、本发明实现了提高公式计算效率，极大的利用CPU多核处理的能力，提高了公式计算的运算效率，解决了在大型业务应用系统中，由于业务复杂，公式计算时间长的问题，同时能够更快的给用户反馈出想要的信息，提高软件系统对用户在决策过程的帮助作用。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
附图1为基于公式解析的并行计算方法流程框图；
附图2为步骤S4公式并行计算的流程框图。
具体实施方式
参照说明书附图和具体实施例对本发明的一种基于公式解析的并行计算方法及装置作以下详细地说明。
实施例1：
如附图1所示，本发明的基于公式解析的并行计算方法,该方法包括如下内容：
S1、定义公式解析表：公式解析表包括原始计算指标(YSJSZB)表、原始公式表达式(YSJSBDS)表、解析计算指标(JXJSZB)表以及解析计算表达式(JXJSBDS)表；
其中，原始计算指标(YSJSZB)表的存储结构具体如下：
(1)、公式ID：指计算公式ID，依据计算公式ID去原始计算表达式中查找公式对应的计算表达式；
(2)、计算指标：指标的数据来源于计算表达式的计算结果；
(3)、计算优先级：计算指标表示计算的先后顺序，优先级越大，优先计算；
YSJSZB表：
别名 列名 字段类型 备注
公式ID ID Varchar(36) 记录主键
计算指标 JSZB Varchar(36)
计算优先级 YXJ Varchar(100)
关键代码如下：
原始公式表达式(YSJSBDS)表的存储结构具体如下：
(1)、公式ID：指计算公式ID，计算公式ID和计算指标进行关联；
(2)、左括号；
(3)、指标：参与计算的指标，采用计算指标或原子指标；
(4)、右括号；
(5)、计算符号：加减乘除符号；
YSJSBDS表：
别名 列名 字段类型 备注
公式ID ID Varchar(36) 记录主键
左括号 ZKH Char(1)
指标 ZB Varchar(100)
右括号 ZKH Char(1)
计算符号 JSF Char(1) 加减乘除运算符
关键代码如下：
解析计算指标(JXJSZB)表的存储结构具体如下：
(1)、计算公式ID：依据计算公式ID去解析表达式中查找解析公式对应的计算表达式；
(2)、计算指标：解析后的计算指标；
JXJSZB表：
别名 列名 字段类型 备注
公式ID ID Varchar(36) 记录主键
计算指标 JSZB Varchar(36)
关键代码如下：
解析计算表达式(JXJSBDS)表的存储结构具体如下：
(1)、公式ID：关联解析计算指标；
(2)、左括号；
(3)、指标：该指标全部是原子指标；
(4)、右括号；
(5)、计算符号：加减乘除运算符；
JXJSBDS表：
别名 列名 字段类型 备注
公式ID ID Varchar(36) 记录主键
左括号 ZKH Char(1)
指标 ZB Varchar(100)
右括号 ZKH Char(1)
计算符号 JSF Char(1) 加减乘除运算符
关键代码如下：
S2、定义公式解析算法：将计算指标最终转化为由原子指标构成的计算表达式，计算指标的计算表达式中不再含有计算指标，保证在计算过程中不受计算优先级的影响，确保计算数据的准确性；其中，原子指标是指不能再计算分解的指标，即原子指标没有公式表达式；计算指标是指在计算过程中能够分解的指标，即计算指标有公式表达式；
S3、定义计算公式：将公式存储到原始计算指标(YSJSZB)和原始公式表达式(YSJSBDS)两个表中，同时将公式进行解析，解析后的结果存储到解析计算指标(JXJSZB)和解析公式表达式(JXJSBDS)中，即按照公式解析算法将原始公式表达式转换为解析后的解析公式表达式，同时去掉计算优先级；具体步骤如下：
S301、在公式定义保存时，检查该公式是否为第一条公式：
关键代码为：Select count(1)from YSJSZB；
①、若检查结果为0，则下一步执行步骤S302；
②、若检查结果不为0，则跳转至步骤S303；
S302、将数据存入原始计算指标(YSJSZB)表、原始公式表达式(YSJSBDS)表、解析计算指标(JXJSZB)表以及解析计算表达式(JXJSBDS)表；同时用户定义公式：A＝B+C,公式优先级:1；具体如下表所示：
S303、基于步骤S302，以用户定义公式：B＝D-E,优先级：2，此时B由原子指标变为计算指标，查找到计算表达式含有指标B对应的指标公式，Select ID,JSZB FROM YSJSZBWHERE ID IN(SELECT ID FROM YSJSBDS WHERE ZB＝’B’)；将查找到的计算表达式中指标B由B的公式替代；
示例结果如下：
S304、所有公式在定义的时按照步骤S301到S303，将公式表达中的计算指标全部转换为原子指标公式。
S4、公式并行计算：在解析计算指标(JXJSZB)查找计算公式，进行并行计算；如附图2所示，具体步骤如下：
S401、定义公式，下一步执行步骤S402；
S402、判定是否是第一个公式：
①、若是，则执行步骤S403；
②、若否，则跳转至步骤S404；
S403、保存原始公式，下一步执行步骤S407；
S404、在计算表达式中查找计算指标，下一步执行步骤S405；
S405、判断是否存在计算表达式对应的计算指标：
①、若是，则执行步骤S406；
②、若否，则跳转至步骤S403；
S406、将查找到的所有相关公式的计算指标替换为该计算指标的计算表达式，下一步执行步骤S407；
S407、保存解析表达式，下一步执行步骤S408；
S408、从解析公式中取计算公式，下一步执行步骤S409；
S409、对公式进行并行计算。
示例代码如下：
实施例2：
本发明的基于公式解析的并行计算装置，该装置包括，
公式解析表定义单元，用于定义原始计算指标(YSJSZB)表、原始公式表达式(YSJSBDS)表、解析计算指标(JXJSZB)表以及解析计算表达式(JXJSBDS)表的存储结构；
公式解析算法定义单元，用于将计算指标最终转化为由原子指标构成的计算表达式，计算指标的计算表达式中不再含有计算指标，保证在计算过程中不受计算优先级的影响，确保计算数据的准确性；
计算公式定义单元，用于将公式存储到原始计算指标(YSJSZB)和原始公式表达式(YSJSBDS)两个表中，同时将公式进行解析，解析后的结果存储到解析计算指标(JXJSZB)和解析公式表达式(JXJSBDS)中，即按照公式解析算法将原始公式表达式转换为解析后的解析公式表达式，同时去掉计算优先级；
公式并行计算单元，用于对查找到的与解析计算指标(JXJSZB)对应的计算公式进行并行计算。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种基于公式解析的并行计算方法，其特征在于，该方法包括如下内容：
S1、定义公式解析表：公式解析表包括原始计算指标表、原始公式表达式表、解析计算指标表以及解析计算表达式表；
S2、定义公式解析算法：将计算指标最终转化为由原子指标构成的计算表达式，计算指标的计算表达式中不再含有计算指标，保证在计算过程中不受计算优先级的影响，确保计算数据的准确性；
S3、定义计算公式：将公式存储到原始计算指标和原始公式表达式两个表中，同时将公式进行解析，解析后的结果存储到解析计算指标和解析公式表达式中，即按照公式解析算法将原始公式表达式转换为解析后的解析公式表达式，同时去掉计算优先级；
S4、公式并行计算：在解析计算指标查找计算公式，进行并行计算。
2.根据权利要求1所述的基于公式解析的并行计算方法，其特征在于，所述原始计算指标表的存储结构具体如下：
(1)、公式ID：指计算公式ID，依据计算公式ID去原始计算表达式中查找公式对应的计算表达式；
(2)、计算指标：指标的数据来源于计算表达式的计算结果；
(3)、计算优先级：计算指标表示计算的先后顺序，优先级越大，优先计算。
3.根据权利要求1所述的基于公式解析的并行计算方法，其特征在于，所述原始公式表达式表的存储结构具体如下：
(1)、公式ID：指计算公式ID，计算公式ID和计算指标进行关联；
(2)、左括号；
(3)、指标：参与计算的指标，采用计算指标或原子指标；
(4)、右括号；
(5)、计算符号：加减乘除符号。
4.根据权利要求1所述的基于公式解析的并行计算方法，其特征在于，所述解析计算指标表的存储结构具体如下：
(1)、计算公式ID：依据计算公式ID去解析表达式中查找解析公式对应的计算表达式；
(2)、计算指标：解析后的计算指标。
5.根据权利要求1所述的基于公式解析的并行计算方法，其特征在于，所述解析计算表达式表的存储结构具体如下：
(1)、公式ID：关联解析计算指标；
(2)、左括号；
(3)、指标：该指标全部是原子指标；
(4)、右括号；
(5)、计算符号：加减乘除运算符。
6.根据权利要求1所述的基于公式解析的并行计算方法，其特征在于，所述步骤S3中定义计算公式的具体步骤如下：
S301、在公式定义保存时，检查该公式是否为第一条公式：
①、若检查结果为0，则下一步执行步骤S302；
②、若检查结果不为0，则跳转至步骤S303；
S302、将数据存入原始计算指标表、原始公式表达式表、解析计算指标表以及解析计算表达式表；同时用户定义公式：A＝B+C,公式优先级:1；
S303、基于步骤S302，以用户定义公式：B＝D-E,优先级：2，此时B由原子指标变为计算指标，查找到计算表达式含有指标B对应的指标公式，将查找到的计算表达式中指标B由B的公式替代；
S304、所有公式在定义的时按照步骤S301到S303，将公式表达中的计算指标全部转换为原子指标公式。
7.根据权利要求1所述的基于公式解析的并行计算方法，其特征在于，所述步骤S4中公式并行计算的具体步骤如下：
S401、定义公式，下一步执行步骤S402；
S402、判定是否是第一个公式：
①、若是，则执行步骤S403；
②、若否，则跳转至步骤S404；
S403、保存原始公式，下一步执行步骤S407；
S404、在计算表达式中查找计算指标，下一步执行步骤S405；
S405、判断是否存在计算表达式对应的计算指标：
①、若是，则执行步骤S406；
②、若否，则跳转至步骤S403；
S406、将查找到的所有相关公式的计算指标替换为该计算指标的计算表达式，下一步执行步骤S407；
S407、保存解析表达式，下一步执行步骤S408；
S408、从解析公式中取计算公式，下一步执行步骤S409；
S409、对公式进行并行计算。
8.一种基于公式解析的并行计算装置，其特征在于，该装置包括，
公式解析表定义单元，用于定义原始计算指标表、原始公式表达式表、解析计算指标表以及解析计算表达式表的存储结构；
公式解析算法定义单元，用于将计算指标最终转化为由原子指标构成的计算表达式，计算指标的计算表达式中不再含有计算指标，保证在计算过程中不受计算优先级的影响，确保计算数据的准确性；
计算公式定义单元，用于将公式存储到原始计算指标和原始公式表达式两个表中，同时将公式进行解析，解析后的结果存储到解析计算指标和解析公式表达式中，即按照公式解析算法将原始公式表达式转换为解析后的解析公式表达式，同时去掉计算优先级；
公式并行计算单元，用于对查找到的与解析计算指标对应的计算公式进行并行计算。
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