Системы принятия решений, оптимизация в Excel и базы данных Access

СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра информатики

Курсовая работа по информатике:

Системы принятия решений, оптимизация в Excel и базы данных Access.

Выполнила:

Студентка 1-ого курса

Факультета ТАУМ

Специальность 3302

Макаровская Наталья

Шифр:

Проверила:

Афанасьева

Санкт-Петербург 2005

1. Системы принятия решения.

1. Основные понятия.

Системы искусственного интеллекта – это программная имитация человеческого мышления.

Системы искусственного интеллекта, которые разработаны для конкретной предметной области, называются экспертной системой или системой принятия решений.

Экспертные системы применяются в медицине (диагностика болезни), в военном деле (распознавание целей), бизнеса (системы поддержки и принятия решений).

В разработке систем принимают участие:

1) эксперты в данной области, они разрабатывают наиболее важные характеристики предметной области. Они называют факты или атрибуты, а так же вырабатывают правила принятия решения.

2) Специалисты инженерии знаний. Они разрабатывают реализацию экспертной системы на компьютере. Факты и правила принятия решений хранятся в специальной организованной области памяти, которая называется базой знаний.

Информация о состоянии предметной области в данный момент, которая представляется экспертной системе для анализа, называется базой данных.

Задание 1

Разработать систему принятия решения для аттестации знаний студентов по разделу «Текстовой процессор Word». База знаний имеет вид:

№ п/п	Атрибут	Весовой фактор атрибута
1	Умеет создавать документ	20
2	Умеет редактировать документ	30
3	Умеет форматировать документ	30
4	Умеет создавать документ со списками	30
5	Умеет работать с табуляторами	30
6	Умеет работать с колонками	30
7	Умеет работать с колонтитулами	30
8	Умеет нумеровать страницы	30
9	Умеет работать с панелью «рисование»	30
10	Умеет вставлять рисунки и схемы	30
11	Умеет работать с таблицами	60
12	Умеет вырезать и вставлять рисунки с использованием редактора Paint	60
13	Умеет создавать макросы	50
14	Умеет проводить слияние документов из разных приложений	70

Правила вывода:

• Если студент набрал меньше 330 баллов, оценка «неудовлетворительно»

• Если сумма баллов 330-390 – оценка «удовлетворительно».

• При сумме баллов 390-440 – оценка «хорошо».

• Если сумма баллов больше 440 – оценка «отлично».

Решение:

Разработка системы принятия решений включает три этапа:

1. Разработка дерева принятия решений.

2. Разработка базы данных.

3. Компьютерная реализация.

1. Разработка дерева принятия решений.

Это дерево строится на основе правил вывода и представляет собой графическое изображение схемы решений. Дерево имеет вершины и ветви. Вершины обозначаются либо окружностями или эллипсами (проверка условий), либо прямоугольниками (принятие решений). Ветви соединяют вершины и показывают направление решений.

Сумма баллов абитуриента – S.

либо

2. База данных создается на основе базы знаний, в которую добавляется столбец ответов, если ответ положительный весовой фактор атрибута сохраняется, если отрицательный фактор обнуляется.

3. Реализация экспертной системы в электронной таблице.

1. В ячейки A1:D3 введем заголовки и комментарии.

2. В A4:D17 размещается база знаний.

3. В C4:C17 – ответы.

4. В D4:D17 вводим формулы для обработки ответов.

1. в D4 вводится формула =B4*C4

2. копируем ее в ячейки D5:D17

5. В строке 18 вычислим суммарный весовой фактор S.

6. В 20-ой введем формулу для принятия решения.

	A	B	C	D
1	Оценка знаний абитуриента
2	Атрибут	Весовой фактор атрибута	Ответ	Весовой фактор ответа
3	База знаний		База данных
4	Умеет создавать документ	20	1	20
5	Умеет редактировать документ	30	1	30
6	Умеет форматировать документ	30	1	30
7	Умеет создавать документ со спискомами	30	1	30
8	Умеет работать с табуляторами	30	0	0
9	Умеет работать с колонками	30	0	0
10	Умеет работать с колонтитулами	30	1	30
11	Умеет нумеровать страницы	30	1	30
12	Умеет работать с панелью «рисование»ние»	30	1	30
13	Умеет вставлять рисунки и схемы	30	1	30
14	Умеет работать с таблицами	60	1	60
15	Умеет вырезать и вставлять рисунки с использованием редактора Paint	60	1	60
16	Умеет создавать макросы	50	1	50
17	Умеет проводить слияние документов из разных приложений	70	1	70
18	Суммарный весовой фактор S		400
19	Принятие решения
20	хорошо

	A	B	C	D
1	Оценка знаний абитуриента
2	Атрибут	Весовой фактор атрибута	Ответ	Весовой фактор ответа
3	База знаний		База данных
4	Умеет создавать документ	20	1	=B4*C4
5	Умеет редактировать документ	30	1	=B5*C5
6	Умеет форматировать документ	30	1	=B6*C6
7	Умеет создавать документ со спискомами	30	1	=B7*C7
8	Умеет работать с табуляторами	30	0	=B8*C8
9	Умеет работать с колонками	30	0	=B9*C9
10	Умеет работать с колонтитулами	30	1	=B10*C10
11	Умеет нумеровать страницы	30	1	=B11*C11
12	Умеет работать с панелью «рисование»ние»	30	1	=B12*C12
13	Умеет вставлять рисунки и схемы	30	1	=B13*C13
14	Умеет работать с таблицами	60	1	=B14*C14
15	Умеет вырезать и вставлять рисунки с использованием редактора Paint	60	1	=B15*C15
16	Умеет создавать макросы	50	1	=B16*C16
17	Умеет проводить слияние документов из разных приложений	70	1	=B17*C17
18	Суммарный весовой фактор S		400	=СУММ(D4:D16)
19	Принятие решения
20	=ЕСЛИ(D18<330;”неуд”;ЕСЛИ(D18<390;”уд”;ЕСЛИ(D18<440;”хорошо”;”отлично”)))

2. Оптимизация управленческих и экономических решений.

При решении многих задач в экономике и управлении возникает проблема найти оптимальные решения. Для решения существуют специальные разделы математики (линейное программирование). В Excel для нахождения оптимального решения существует специальный режим «Поиск решения».

Задание 2.

Администрации фирмы требуется определить штат и составить график работы обслуживающего персонала. При этом необходимо обеспечить следующие условия:

• Каждый сотрудник должен иметь пять рабочих дней в неделю и два выходных подряд;

• Все сотрудники имеют заработную плату 230 руб. в день;

• Исходя из специфики работы фирмы, имеются требования к минимальному количеству работающих сотрудников для каждого дня недели.

День недели	понедельник	вторник	среда	четверг	пятница	суббота	воскресенье
Требуемое число сотрудников	25	30	35	25	25	10	7

На текущий момент в фирме работает 45 человек.

Определить штат сотрудников, обеспечивающий выполнение всех условий при минимальном фонде заработной платы.

Решение включает в себя три этапа:

1. Построение математической модели.

2. Построение начального плана.

3. Оптимизация решения.

1 этап.

1.1. Определим возможные режимы работы и занесем их в 1-ый столбец таблицы №1.

Выходные дни	Число имеющих этот график	ПН	ВТ	СР	ЧТ	ПТ	СБ	ВС
ПН, ВТ	=7	0	0	1	1	1	1	1
ВТ, СР	=5	1	0	0	1	1	1	1
СР, ЧТ	=5	1	1	0	0	1	1	1
ЧТ, ПТ	=7	1	1	1	0	0	1	1
ПТ, СБ	=7	1	1	1	1	0	0	1
СБ, ВС	=7	1	1	1	1	1	0	0
ВС, ПН	=7	0	1	1	1	1	1	0
Число выходов по графику	45	31	33	35	33	31	31	31
Требуется	45	25	30	35	25	25	10	7
Зарплата	230
Число выходов	225
Целевая	51750

Составим предварительный график работы.

1.2. Обозначим – число сотрудников, имеющих выходные в ПН т ВТ; в ВТ, СР; – СР, ЧТ; – ЧТ, ПТ; – ПТ, СБ; – СБ, ВС; – ВС, ПН.

Согласно условиям задачи большего всего сотрудников должны работать в среду, значит, число отдыхающих в этот день должно быть меньше всего. Например, возьмем = =5. Тогда = = = = = =7

Занесем значения Х во второй столбец таблицы.

1.3. Введем индексы выхода на работу в остальные столбцы, где, если это “1” –рабочий день, a “0” – выходной день.

1.4. Рассчитаем число выходов на работу каждый день. Для расчета числа выходов в ПН нужно перемножить и сложить значения столбца Х столбца ПН. И так далее.

1.5. Рассчитываем целевую функцию задачи – фонд зарплаты за неделю.

Z=B K

Где В – зарплата сотрудника за день, а К – число выходов на работу за неделю.

К=31+33+35+33+31+31+31=225

Z=225 230=51750 рублей

На модель накладываются следующие ограничения:

1. переменные Х не отрицательные.

2. Х – целые

3. Количество выходящих на работу по графику не может быть меньше требуемого числа сотрудников.

	A	B	C	D	E	F	G	H	I
1	График работы
2	Выходные	число имеющих этот график	ПН	ВТ	СР	ЧТ	ПТ	СБ	ВС
3	ПН, ВТ	7	0	0	1	1	1	1	1
4	ВТ, СР	5	1	0	0	1	1	1	1
5	СР, ЧТ	5	1	1	0	0	1	1	1
6	ЧТ, ПТ	7	1	1	1	0	0	1	1
7	ПТ, СБ	7	1	1	1	1	0	0	1
8	СБ, ВС	7	1	1	1	1	1	0	0
9	ВС, ПН	7	0	1	1	1	1	1	0
10	Число выходов по графику	=СУММ(B3:B9)	=СУММПРОИЗВ($B3:$B9;C3:C9)	=СУММПРОИЗВ($B3:$B9;D3:D9)	=СУММПРОИЗВ($B3:$B9;E3:E9)	=СУММПРОИЗВ($B3:$B9;F3:F9)	=СУММПРОИЗВ($B3:$B9;G3:G9)	=СУММПРОИЗВ($B3:$B9;H3:H9)	=СУММПРОИЗВ($B3:$B9;I3:I9)
11	Требуется	45	25	30	35	25	25	10	7
12	Зарплата за день	230
13	Число выходов за неделю		=СУММ(C10:I10)
14	Целевая функция		=B12*C13
15

2 этап. Построение начального плана.

2.1. В ячейках А1:I9 разместим начальный график работы согласно таблице №1.

2.2. Расчет числа выхода по графику:

а) в ячейке B10 вычислим общее число сотрудников фирмы необходимое для данного графика.

б) в С10 введем формулу для вычисления количества сотрудников, работающих в понедельник.

в) копируем формулу из ячейки C10 в ячейки D10:I10.

2.3. В строку 11 заносим требования к графику работы согласно условиям задачи.

3 этап. Оптимизация решения.

3.1. Запускаем режим «Поиск решения» (сервис-поиск решения)

3.2. В окно поиска решения вводим:

- в целевую ячейку $C$14

- установить минимальные значения

- изменяя ячейки В3:В9

3.3. Добавить ограничения:

- В3:В9 >=0

- B3:B9 – целые

- C10:C10>=C11:I11

После проделанных действий щелкаем на «Выполнить»!

Вид таблицы и результаты:

	A	B	C	D	E	F	G	H	I
1	График работы
2	Выходные	число имеющих этот график	ПН	ВТ	СР	ЧТ	ПТ	СБ	ВС
3	ПН, ВТ	5	0	0	1	1	1	1	1
4	ВТ, СР	0	1	0	0	1	1	1	1
5	СР, ЧТ	0	1	1	0	0	1	1	1
6	ЧТ, ПТ	3	1	1	1	0	0	1	1
7	ПТ, СБ	7	1	1	1	1	0	0	1
8	СБ, ВС	15	1	1	1	1	1	0	0
9	ВС, ПН	5	0	1	1	1	1	1	0
10	Число выходов по графику	35	25	30	35	32	25	13	15
11	Требуется	45	25	30	35	25	25	10	7
12	Зарплата за день	230
13	Число выходов за неделю	175
14	Целевая функция	40250

4. Базы данных.

База данных – это поименованная область памяти для хранения структурированных данных.

Система управления БД это комплекс программных и языковых средств для создания и ведения БД.

Структурные элементы баз данных.

Модель данных – это структура хранения информации в БД. Имеется 3 модели данных :

- иерархическая

- сетевая

- реляционная (ввиде двумерных таблиц)

Наиболее распространенная СУБД (FoxPro, Paradox, Access) реляционные. Основными элементами реляционных БД являются : поле, запись, отношение, файл, ключ.

Поле – логическая единица записи информации (один столбец таблицы). При создании БД каждое поле описывают, указывая следующие характеристики:

- имя

- тип информации (текстовой, числовой, дата/время)

- длина (число символов в столбце)

- точность (только для дробных чисел)

- формат (для дата/время)

Запись – это совокупность логически объединенных полей (1 строка таблицы). Отношение – это совокупность экземпляров записей одной структуры.(таблица)

Файл – совокупность объектов БД. Например, в Access основными объектами являются:

- таблицы (для хранения информации)

- формы (для просмотра и ввода данных)

- запросы (для отбора данных)

- отчеты (для подготовки к печати)

Ключ это поле, по которому можно найти любую запись БД.

Основные этапы проектирования баз данных.

Задание №3.

Разработать информационно-логическую модель предметной области «Картины» с атрибутами:

Для создания БД нужно:

1. Создать схему (информационно-логическую модель)

2. СУБД

3. Разработать логическую структуру БД.

4. Заполнить таблицы записями.

5. Создать запросы и отчеты.

1. Разработка информационно-логической модели:

Разобьем все атрибуты на четыре таблицы, связанные между собой ключами:

1. Автор (автор, картина)

2. Картина (картина, год создания, страховая стоимость, музей, год реставрации, автор)

3. Музей (картина; музей; город, где находится музей; страна, где находиться музей; зал экспозиции; время работы экспозиции).

4. Реставрация (год реставрации, место нахождения реставрационной мастерской, реставратор, картина).

Строим информационно-логическую модель. (Схему данных)

Автор

Картина

Год создания

Страховая стоимость

Музей

Год реставрации

Автор

Реставрация

Год реставрации

Место нахождения реставрационной мастерской

Реставратор

Картина

Автор

Картина

Картина

2. СУБД – выбираем Access.

	Имя поля	Тип данных	Описание
ключ	автор	текстовой
	картина	текстовой

Автор
Автор	Картина
Врубель	Парящий демон
Паулюс Поттер	Цепная собака
Шишкин	Мишки в сосновом бору

	Имя поля	Тип данных	Описание
ключ	картина	текстовой
	Год создания	Дата/время	краткий
	Страховая стоимость	Денежный
	Музей	текстовый
	Год реставрации	Дата/время
	Автор	Текстовый

Картина
Картина	Год создания	Страховая стоимость	Музей	Год реставрация	Автор
Мишки в сосновом бору	1900	187 754,00р.	Третьяковская галерея	1980	Шишкин
Парящий демон	1880	70 000,00р.	Русский музей	1977	Врубель
Цепная собака	1780	1 234 567,00р.	Эрмитаж	1950	Паулюс Поттер

	Имя поля	Тип данных	Описание
	картина	текстовой
ключ	музей	текстовой
	Город, где находиться музей	текстовой
	Страна, где находиться музей	текстовый
	Зал экспозиции	текстовый
	время работы экспозиции	Дата/время

	Музей
	Картина	Музей		Город, где находиться музей	Страна, где находиться музей		Зал экспозиции	время работы экспозиции
	Парящий демон	Русский музей		Санкт-Петербург	Россия		третий	13-17
	Мишки в сосновом бору	Третьяковская галерея		Москва	Россия		первый	12-18
	Цепная собака	Эрмитаж		Санкт-Петербург	Россия		пятый	14-16
			Имя поля			Тип данных			Описание
ключ			Год реставрации			Дата/время			краткий
			Место нахождения реставрационной мастерской			Текстовой
			Реставратор			Текстовой
			Картина			текстовый

реставрация
Год реставрации	Место нахождения реставрации	реставратор	Картина
1950	Лондон	Локонс	Цепная собака
1977	Москва	Ильин	Парящий демон
1980	Санкт-Петербург	Морозов	Мишки в сосновом бору