基于数据挖掘的民间艺术资料管理系统设计

查道贵，许彩芳，杨秋菊

(宿州职业技术学院计算机信息系，安徽宿州 234101)

[通讯作者]许彩芳(1979- )，女，讲师，硕士，从事计算机网络安全研究。

当前,民间艺术资料管理均采用传统管理方式，不仅管理效果不佳，还造成管理成本较高，因此可通过计算机辅助进行资料管理。在实际管理过程中可建立艺术资料管理系统，通过智能化管理手段进行艺术团资料管理，在管理过程中结合数据挖掘等技术有效展开资料检索，获得有用数据。

1 系统构建基础

1.1 需求分析

在构建系统前，应结合实际管理过程进行系统需求分析，将系统需求作为系统功能模块设置依据，并结合数据挖掘需求进行结构构建，为后续系统结构的构建奠定基础。对民间艺术资料管理系统进行系统需求分析，得到如下需求分析[1]。

(1)功能权限。功能模块设定过程中需要设定对应功能权限，不仅可对系统进行维护管理，还能进行角色管理。设定对应模块的对应功能，从而得到对应管理效果。功能权限不仅包括赋予某些角色的功能，还包括不同功能模块具备的功能。

(2)资料管理需求。资料管理主要指对系统中的民间艺术资料进行有效管理，建立专属民间艺术资料库，实现对系统资料的输入及输出，并可在数据挖掘技术的支持下将系统中的信息实时调用出来。在信息管理过程中采用科学分类方式,确保信息被存储于对应位置，并保证不会出现资料冗余现象。

(3)角色管理需求。系统在运行过程中需要进行角色管理，赋予新角色功能，并消除已离开人员的角色。在角色管理中还可进行对应权限新增和删除，该过程主要由管理员执行。

(4)人性化需求。该款软件面向资料管理人员，因此要求系统界面具有一定清晰度，所有人员均可在短时间内掌握其使用方法，并可快速找到功能界面模块。为保障所有用户均可有效解决使用过程中存在的问题，在系统中设置帮助选项。颜色需要柔和、简洁大方，并体现出个性化特点。

(5)云计算需求。系统需要与云计算系统相结合，并采用云计算技术作为数据挖掘基础。在系统运行过程中,以云计算Web服务实现用户客户端与服务器端的有效交互，从而最大限度提升系统运行效率，降低其运行过程中可能存在的延迟现象，保证资料可以被及时调用和存储。

1.2 系统算法

图1 决策树算法

在民间艺术资料管理过程中,需要将存储于系统中的文件进行有效调用。随着数据量不断提升，民间艺术资料也逐渐呈现出大数据特征。如何从海量数据中获得需求信息,成为民间艺术资料管理需要重点克服的难题。数据挖掘是指对现有的数据进行各项统计与分析，利用相关的算法对这些数据进行规律性预测，着眼于生成假设，具有先前未知性。本文在构建系统过程中采用数据挖掘中的决策树算法作为系统算法，其结构见图1。

图1所示为决策树算法的常规模式，该算法在实际分析过程中首先需要进行信息量大小的亮度计算。设定某事件可表示为ai，设定其信息量为I，则可将其公式度量表示为式(1)，即[2]：

(1)

{an}={a1,a2,…,an}.

(2)

其中，p(ai)表示ai事件产生的概率。设定在系统中存在n个互不相关的时间，并可将其表示为式(2)。其中，平均信息量表示为

(3)

{Cn}={C1,C2,…,Cn}.

(4)

(5)

该种算法在实际分析过程中引入属性作为分析要素，设定属性可表示为A，采用集合形式将其表示出来，为X(A)；将其表中值v表示为样本子集形式Sv；之后在选择属性A的分支点上得到其分类熵，将其表示为E(Sv)。在实际计算过程中得出属性导致的期望熵值，并计算出所有子集中值的加权和。在实际计算过程中可将属性的期望熵表示为式(6)。

(6)

Gan(S,A)=Entropy(S,A)-Entropy(S,A).

(7)

对于在实际分析过程中的属性A而言，可将其样本集合S的信息增益表示为熵的期望压缩，即式(7)所示形式。在上式中计算得出的Gan(S,A)结果越大,表示可提供的信息量越大。在此基础上可将所有阶段的信息增益Gan(S,A)作为其测试属性进行测试，并且在实际分析中可得到对应分析结果。在进行数据挖掘分析过程中,需要通过关联规则得出不同数据之间的相互关联，并将得到的关联结果应用到其他领域中。在实际分析中可设定I表示项的集合，并将其表示为式(8)所示的集合形式。将所有事物的集合表示为D，并设定T表示项的集合，其中所有事物均可表示为Tid形式。在此基础上可将关联规则阐述为若事件集合A及B满足式(9)所示规则，则认为二者存在关联关系。并可将几个D包含A并且包含B的概率表示为式(10)所示形式，将同时包括A和B的概率表示为c，又叫可信度，则可将其表示为式(11)。

{I}={I1,I2,…,In}.

(8)

A∈I,B∈I,A∩B=∅,A≥B.

(9)

Support(A,B)=P(A∩B)=Support_count(A,B)=count(T).

(10)

(11)

在以上分析基础上,可实现对艺术资料系统的有效检索和管理。对现有数据进行分析并展开预测，对促进民间艺术发展有积极作用。

2 系统构建

图2 民间艺术资料管理系统结构

通过系统框架(图2)可知系统主要流程包括资料入库、资料出库、资料转架、资料盘点、资料管理、资料利用几个部分。其中资料入库是整个系统的输入部分，该部分进行数据收集以及数据预处理。输入部分通过调查分析等多种渠道收集数据，并结合数据挖掘的任务进行数据源连接，从中提取出与收集数据挖掘相对应的数据种类。在进行数据提取时通过人工结合计算机程序进行数据分类，便可得到大量相关数据。资料出库属于整个系统的资料输出阶段，即用户使用某些数据后通过该系统将数据导出，该过程需要结合数据挖掘功能对数据进行有效分析。该数据库中含有大量信息，因此需要将包含事例的标识符以及各事例包含的标识符以数据集形式表示出来，并将其统称为项集。在此基础上可从中发现多种数据规则，发现有效资料，最后将其导出数据库，供用户使用。资料转架、资料盘点、资料管理几个部分是进行艺术资料的预处理过程，主要是对信息进行分类处理，消除其中无效数据，从而更有效地对数据进行管理，提升数据运行效率。数据利用阶段则是得出数据之间的相互关系，并从数据中得到一些作为后续关联基础的决策依据。该部分也是系统最终目的，通过该部分实现对系统的有效利用，并从根本上提升系统运行效率[3]。

图3 系统用例图

从系统用例图(图3)可以看出，系统中主要包括两种角色，分别为用户和管理员，其中用户主要是民间艺术资料管理系统的维护人员，其职责主要是进行系统资料管理，并对艺术资料的输入输出等进行管理。系统中的用户角色会因为其角色定位在功能上存在一定差异，其权限主要由管理员进行管理。管理员主要进行角色管理以及系统维护更新，保证系统在运行期间可满足实际需求。

3 系统功能模块构建

3.1 系统登录模块

系统登录模块主要进行系统登录权限的管理以及用户注册，保证进入系统的角色身份均是明确的。系统登录界面主要通过用户名和密码一一对应方式登录到系统中，密码和用户名无法对应将会导致系统登录过程失效。登录过程的信息管理主要以数据表形式完成。在该系统中的数据见表1[4]。

表1 注册信息表

在进行系统登录模块设计过程中,构建出如图4所示的流程图。进入系统首先需要输入用户名，系统自动判断用户名是否存在。系统不存在用户名则用户无法进入系统，需要管理员赋予其用户名并将其信息注册到系统中。系统中所有人员均需要从登录模块进入，登录到系统后系统会对其角色进行判定，从而赋予其不同权限。

3.2 资料管理模块

系统资料管理模块对大量数据信息进行归类汇总，并按照数据挖掘规律方式进行数据处理。结合数据实际需求，系统需要具有系统数据,包括资料入库、资料出库、资料转架、资料盘点、资料管理、资料利用等功能，在实际分析中设定资料管理流程(图5)[5]。

图4 系统登录流程

图5 资料管理流程

3.3 系统设置模块

系统设置模块见图6。

图6 系统设置模块

系统设置模块主要进行系统角色以及权限管理，具体来说包括用户管理、部门管理、数据库设计、数据管理、系统状态管理、日志管理六个方面：(1)用户管理：主要是对用户权限进行管理，该系统中涉及许多重要资料，因此用户的设置由管理员进行，并非由用户自己进行。管理员可对用户权限及相关信息进行编辑，并可对用户操作进行有效管理。(2)部门管理：对民间艺术资料管理系统中的分区域部门进行有效管理，设定系统部门名称、成员、权限等，对各个部门进行有效区分。(3)数据库设计：数据库采用数据挖掘技术为基础，结合云计算技术进行综合性分析，对数据文件进行过滤处理，保证所有数据信息的准确性，并保证数据具有一定安全性，不受外界因素干扰。(4)数据管理：除保证数据安全性外,还负责对数据进行输入和输出。(5)系统状态管理：为保证系统始终处于正常运行状态，系统只能够由管理员一人进行操作，对其他角色的权限进行管控。(6)日志管理：对用户的登录情况以及资料操作情况进行记录管理，并结合实际情况进行相关记录的调用。

3.4 系统数据库

该系统数据库主要进行数据的高效存储。为保证该数据库可结合数据挖掘算法，在实际研究中满足不同需求，需要对该数据库进行测试，保证数据库兼容性和实效性。在数据库的支持下,系统需要对民间艺术资料进行分类存储，并提供快速存储、查询、维护等功能。

信息存储功能。信息存储主要指构建出整个系统专属的数据库模块，将系统运行过程中的各种信息进行选择性存储。本系统数据库为分布式数据库，其结构见图7。数据库按照不同的权限等级进行数据分析，并采用不同权限的数据存储。按照数据重要性程度，一般数据库<标准数据库<核心数据库。以上多个部分有效结合便可实现系统综合性功能[6]。

图7 数据库结构

3.5 系统测试

对系统进行功能测试，判断其运行状况以及运行效率。通过测试硬件设备及软件设备,对系统功能进行验证。在实际测试过程中，重点验证系统能否满足需求规格的定义，若不满足则找出与需求规格不符或者与之有矛盾的地方并提出改善方案。系统实际测试过程中,采用因特尔处理器作为服务器，以联想主板作为系统核心单元，采用15.6英寸的LG LGD02E9显示器，操作系统为Windows 10，显卡为英特尔HD，内存4G，具体测试器件见表2。通过模拟测民间艺术资料管理模式检测系统运行效率及效果。

表2 测试器件

构建以上测试系统后，对其中六项功能(包括登录注册的用户管理功能、输入输出功能、数据处理功能、数据库功能、角色管理、数据库性能)进行综合性判断，最终得出的结果见表3。

表3 系统测试评分

表3所示为系统测试部分。在实际分析过程中发现所有评分均在80分以上，所有部分功能均十分良好，尤其是其数据挖掘功能良好，即该系统具有一定实用性。

4 结语

本研究构建了民间艺术资料管理系统，以数据挖掘算法为基础平台，对数据挖掘算法进行充分解析，并以决策树进行资料管理。在进行资料分析过程中设定资料入库、资料出库、资料转架、资料盘点、资料管理、资料利用几个部分，之后设定系统功能模块，结合其需求设定专属数据库结构。在数据库的支持下,系统对民间艺术资料进行分类存储，并提供快速存储、查询、维护等功能。对系统进行测试发现各项功能评分均在80分以上，所有部分功能均十分良好，尤其是其数据挖掘功能良好，因此该系统符合本研究预期目标。

[参考文献]

[1]王莹.基于数据挖掘技术的人力资源信息管理系统设计[J].电子设计工程,2015(15):54-56.

[2]董萍.基于数据挖掘的教务管理系统的设计与实现[J].三门峡职业技术学院学报,2015(1):135-139.

[3]沈旴亮.基于数据挖掘技术的医院信息管理系统分析[J].电子测试,2015(1):43-44.

[4]敖建华.基于数据挖掘的运动会编排系统设计与实现[J].电脑编程技巧与维护,2015(6):62-64.

[5]李菲.基于数据挖掘的商务智能系统的设计与实现[J].现代电子技术,2016(11):152-155.

[6]余可春.基于数据挖掘的学籍管理系统设计与实现[J].电脑编程技巧与维护,2015(12):57-58.