基于Rete算法的规则引擎设计及在学科智能导学中的应用

论文摘要

规则引擎由推理引擎发展而来,是一种嵌入在应用程序中的组件,它封装了很好的推理算法和冲突消解机制,能很好地解决规则的推理机制和规则条件匹配的效率问题。它实现了将业务规则从应用程序代码中分离出来,并使用预定义的语义模块编写业务决策。它接受数据输入,解释业务规则,并根据业务规则做出业务决策。目前世界顶尖的商用业务规则引擎产品如Ilog JRules、JESS、Drools基本上都是使用Rete算法。Rete算法采用模式匹配的方式进行推理不受规则数目的限制还可保留中间匹配结果,大大提高了推理效率,是目前为止效率最高的正向推理算法。但Rete算法存在以下不足: Rete算法在进行beta节点和α节点的连接时,当α节点为空时,会发生空连接.在匹配的过程中,事实数据相对很少,当规则数目众多的时候,就会出现大量的空连接,严重的影响系统的运行时间.因此,本文设计了一个动态连接的发方法对Rete算法进行了改进,并基于改进的算法设计一个基于Rete算法的规则引擎,并把它应用于物理电学试验诊断中。并对原算法和改进算法进行了实验对比,对比结果显示改进算法的性能在时间和空间上都有了很大提高。本系统是在Microsoft Visual C++6.0平台下开发的,采用ODBC数据库连接技术.本文的主要内容如下:（1）阐述了当今规则引擎技术的最新发展和存在的问题。分析了主流规则引擎使用的各种算法,比较了各种方式的优点和不足。主要分析了Rete算法的优点和不足,并指出有待改进之处。（2）针对Rete算法的不足提出了动态连接方法,动态的添加和删除空的join节点,解决了匹配过程中空连接的发生,缩短了系统的匹配时间,节约了空间,提高了推理效率。（3）根据改进的Rete算法设计了一个规则引擎,并以以小灯泡电学实验故障为例,实现了一个小的原型推理系统。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要工作及论文结构
• 1.4 本文的研究意义
• 第二章 规则引擎及主要算法
• 2.1 规则引擎的概念
• 2.1.1 规则引擎的产生背景
• 2.1.2 基于规则的专家系统
• 2.1.3 规则引擎的概念
• 2.2 规则引擎的工作原理
• 2.3 RETE 算法介绍
• 2.3.1 Rete 算法简介
• 2.3.2 Rete 算法的原理
• 2.3.3 Rete 网络结构
• 2.3.4 Rete 网络建立及匹配过程
• 第三章 Rete 算法的改进
• 3.1 Rete 算法存在的问题
• 3.2 Rete 算法的改进
• 第四章 基于改进的Rete 算法的规则引擎设计
• 4.1 规则引擎功能和结构
• 4.2 事实库和知识库的设计
• 4.3 推理模块的设计
• 4.3.1 Rete 网络的建立
• 4.3.2 Rete 网络的匹配过程
• 4.4 冲突消解机制的设计
• 第五章 一个案例的实现
• 5.1 案例系统概述
• 5.1.1 系统目标
• 5.1.2 系统的运行环境
• 5.1.3 MFC 简介
• 5.2 知识库模块的实现
• 5.2.1 数据库设计
• 5.2.2 ODBC 数据库的连接技术
• 5.2.3 知识库功能实现
• 5.3 推理模块的实现
• 5.3.1 如何将一个规则添加到Rete 网络
• 5.3.2 如何实现Rete 网络的模式匹配
• 5.3.3 规则冲突集的实现
• 5.3.4 如何根据新事实修改Rete 网络的标记
• 5.4 推理功能的实现
• 5.5 性能测试比对
• 第六章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 进一步的工作
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间公开发表论文及著作情况