數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)課件

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,*,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),*,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)-李春葆),2024/11/27,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),數(shù)據(jù)倉庫－數(shù)據(jù)挖掘的有效平臺(tái)。,數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)清理和數(shù)據(jù)集成，是數(shù)據(jù)挖掘的重要數(shù)據(jù)預(yù)處理步驟。,,數(shù)據(jù)倉庫提供OLAP工具，可用于不同粒度的數(shù)據(jù)分析。,,很多數(shù)據(jù)挖掘功能都可以和OLAP操作集成，以提供不同概念層上的知識(shí)發(fā)現(xiàn)。,,分類,,預(yù)測,,關(guān)聯(lián),,聚集,2.1 什么是數(shù)據(jù)倉庫,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OL

2、AP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),20世紀(jì)80年代中期，“數(shù)據(jù)倉庫”這個(gè)名詞首次出現(xiàn)在號(hào)稱“數(shù)據(jù)倉庫之父”W.H.Inmon的《Building Data Warehouse》一書中。,,在該書中，W.H.Inmon把數(shù)據(jù)倉庫定義為“,一個(gè)面向主題的、集成的、穩(wěn)定的、隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)的集合，以用于支持管理決策過程,”。,2.1.1 數(shù)據(jù)倉庫的定義,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),數(shù)據(jù)倉庫還有許多不同的定義，如：,,“,數(shù)據(jù)倉庫是融合方法、技術(shù)和工具以在完整的平臺(tái)上將數(shù)據(jù)提交給終端用戶的一種手段,”。,,“,數(shù)據(jù)倉庫是對(duì)分布在企業(yè)內(nèi)部各處的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的整合、加工和分析的過程,”

3、。,,“,數(shù)據(jù)倉庫是一種具有集成性、穩(wěn)定性和提供決策支持的處理,”。,,“,為查詢和分析（不是事務(wù)處理）而設(shè)計(jì)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫,”,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),在眾多的數(shù)據(jù)倉庫定義中，公認(rèn)的仍然是W.H.Inmon的定義，該定義指出了數(shù)據(jù)倉庫,面向主題、集成、穩(wěn)定、隨時(shí)間變化,這4個(gè)最重要的特征。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),（1）面向主題,,,主題,就是在一個(gè)較高的管理層次上對(duì)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)按照某一具體的管理對(duì)象進(jìn)行綜合、歸類所形成的分析對(duì)象。,如顧客、供應(yīng)商、產(chǎn)品和銷售組織等,。,,從數(shù)據(jù)組織的角度看，,主題是一些數(shù)據(jù)集合,，這些數(shù)據(jù)集合對(duì)分

4、析對(duì)象作了比較完整的、一致的描述，這種描述不僅涉及到數(shù)據(jù)自身，而且涉及到數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。,,面向主題的數(shù)據(jù)組織方式，就是在較高層次上對(duì)分析對(duì)象的數(shù)據(jù)的一個(gè)完整、一致的描述，能完整、統(tǒng)一地刻畫各個(gè)分析對(duì)象所涉及的企業(yè)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，以及數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),（2）集成,,數(shù)據(jù)倉庫中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)一般從企業(yè)原來已建立的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中提取出來，但并不是原有數(shù)據(jù)的簡單拷貝，而是經(jīng)過了,抽取、篩選、清理、綜合,等工作。這是因?yàn)椋?,1） 原有數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)記錄的是每一項(xiàng)業(yè)務(wù)處理的流水帳，這些數(shù)據(jù)不適合于分析處理。在進(jìn)入數(shù)據(jù)倉庫之前必須經(jīng)過綜合、計(jì)算，同時(shí)拋棄一些分析處

5、理不需要的數(shù)據(jù)項(xiàng)，必要時(shí)還要增加一些可能涉及的外部數(shù)據(jù)。,,2） 數(shù)據(jù)倉庫每一個(gè)主題所對(duì)應(yīng)的源數(shù)據(jù)在源分散數(shù)據(jù)庫中有許多重復(fù)或不一致之處，必須將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成全局統(tǒng)一的定義，消除不一致和錯(cuò)誤之處，以保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量；顯然，對(duì)不準(zhǔn)確，甚至不正確的數(shù)據(jù)分析得出的結(jié)果將不能用于指導(dǎo)企業(yè)做出科學(xué)的決策。,,3） 源數(shù)據(jù)加載到數(shù)據(jù)倉庫后，還要根據(jù)決策分析的需要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行概括、聚集處理。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),（3）穩(wěn)定性即非易失的,,業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中一般只存儲(chǔ)短期數(shù)據(jù)，因此在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中數(shù)據(jù)是不穩(wěn)定的，它記錄的是系統(tǒng)中數(shù)據(jù)變化的瞬態(tài)。,,但對(duì)于決策分析而言，歷史數(shù)據(jù)是

6、相當(dāng)重要的，許多分析方法必須以大量的歷史數(shù)據(jù)為依托。沒有大量歷史數(shù)據(jù)的支持是難以進(jìn)行企業(yè)的決策分析的，因此,數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)大多表示過去某一時(shí)刻的數(shù)據(jù),，主要用于查詢、分析，不像業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫那樣，要經(jīng)常進(jìn)行修改、添加，除非數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)是錯(cuò)誤的。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),（4）隨時(shí)間而變化即時(shí)變的,,數(shù)據(jù)倉庫中數(shù)據(jù)是批量載入的，是穩(wěn)定的，這使得數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)總是擁有時(shí)間維度。,,從這個(gè)角度，,數(shù)據(jù)倉庫實(shí)際是記錄了系統(tǒng)的各個(gè)瞬態(tài),，并通過將各個(gè)瞬態(tài)連接起來形成動(dòng)畫，從而在數(shù)據(jù)分析的時(shí)候再現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的全過程。數(shù)據(jù)批量載入（提?。┑闹芷趯?shí)際上決定了動(dòng)畫間隔的時(shí)

7、間，數(shù)據(jù)提取的周期短，則動(dòng)畫的速度快。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),2.1.2 數(shù)據(jù)倉庫與操作數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的區(qū)別,操作數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要任務(wù)是聯(lián)機(jī)事務(wù)處理OLTP,,日常操作: 購買，庫存，銀行，制造，工資，注冊(cè)，記帳等。,,數(shù)據(jù)倉庫的主要任務(wù)是聯(lián)機(jī)分析處理OLAP,,數(shù)據(jù)分析和決策支持，支持以不同的形式顯示數(shù)據(jù)以滿足不同的用戶需要。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),OLTP 和OLAP的比較 （1/3）,用戶和系統(tǒng)的面向性,,面向顧客（事務(wù)）,?,面向市場（分析）。,,數(shù)據(jù)內(nèi)容,,當(dāng)前的、詳細(xì)的數(shù)據(jù),?,歷史的、匯總的數(shù)據(jù)。,,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),,實(shí)體－

8、聯(lián)系模型（ER）和面向應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),?,星型/雪花模型和面向主題的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),OLTP 和OLAP的比較（2）,數(shù)據(jù)視圖,,當(dāng)前的、企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù),?,經(jīng)過演化的、集成的數(shù)據(jù)。,,訪問模式,,事務(wù)操作,?,只讀查詢（但很多是復(fù)雜的查詢）,,任務(wù)單位,,簡短的事務(wù),?,復(fù)雜的查詢。,,訪問數(shù)據(jù)量,,數(shù)十個(gè),?,數(shù)百萬個(gè)。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),OLTP和OLAP的比較（3）,用戶數(shù),,數(shù)千個(gè),?,數(shù)百個(gè)。,,數(shù)據(jù)庫規(guī)模,,100M～數(shù)GB,?,100GB～數(shù)TB。,,設(shè)計(jì)優(yōu)先性,,高性能、高可用性,?,高

9、靈活性、端點(diǎn)用戶自治。,,度量,,事務(wù)吞吐量,?,查詢吞吐量、響應(yīng)時(shí)間。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),2.1.3 為什么需要一個(gè)分離的數(shù)據(jù)倉庫?,提高兩個(gè)系統(tǒng)的性能,,DBMS是為OLTP而設(shè)計(jì)的：存儲(chǔ)方式、索引、 并發(fā)控制和 恢復(fù)。,,數(shù)據(jù)倉庫是為OLAP而設(shè)計(jì)：復(fù)雜的 OLAP查詢、 多維視圖和匯總。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),不同的功能和不同的數(shù)據(jù):,,歷史數(shù)據(jù)：決策支持需要?dú)v史數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)在操作數(shù)據(jù)庫中一般不會(huì)去維護(hù)。,,數(shù)據(jù)匯總：決策支持需要將來自異種源的數(shù)據(jù)統(tǒng)一（如聚集和匯總）。,,數(shù)據(jù)質(zhì)量：不同的源使用不一致的數(shù)據(jù)表示、編

10、碼和格式，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析需要將他們轉(zhuǎn)化后進(jìn)行集成。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),2.1.4 數(shù)據(jù)倉庫中的關(guān)鍵名詞,,1. ETL（Extract/Transformation/Load）—數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換、加載工具,,ETL工具就是進(jìn)行數(shù)據(jù)的抽取、轉(zhuǎn)換和加載工具。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),（1）數(shù)據(jù)提?。―ata Extract）,,從業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫只需提取出系統(tǒng)分析必需的那一部分?jǐn)?shù)據(jù)。例如，某超市確定以分析客戶的購買行為為主題建立數(shù)據(jù)倉庫，則我們只需將與客戶購買行為相關(guān)的數(shù)據(jù)提取出來，而超市服務(wù)員工的數(shù)據(jù)就沒有必要放進(jìn)數(shù)據(jù)倉庫。,

11、,現(xiàn)有的數(shù)據(jù)倉庫產(chǎn)品幾乎都提供各種關(guān)系型數(shù)據(jù)接口，提供提取引擎，從關(guān)系型數(shù)據(jù)中提取數(shù)據(jù)。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),,（2）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（Data Transform）,,由于業(yè)務(wù)系統(tǒng)可能使用不同的數(shù)據(jù)庫廠商的產(chǎn)品，比如IBM DB2、Oracle、Informix、Sybase、 NCR Teradata、 SQL Server等，各種數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品提供的數(shù)據(jù)類型可能不同，因此需要將不同格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式。如時(shí)間格式“年/月/日”，“月/日/年”、“日-月-年”的不一致問題等。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),,,（3）數(shù)據(jù)清洗（Data

12、 Clean）,,所謂“清洗”就是將錯(cuò)誤的、不一致的數(shù)據(jù)在進(jìn)入數(shù)據(jù)倉庫之前予以更正或刪除，以免影響決策支持系統(tǒng)決策的正確性。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),（4） 數(shù)據(jù)加載（Data Load）,,數(shù)據(jù)加載部件負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)按照物理數(shù)據(jù)模型定義的表結(jié)構(gòu)裝入數(shù)據(jù)倉庫，包括清空數(shù)據(jù)域、填充空格、有效性檢查等步驟。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),,2. 元數(shù)據(jù)（MetaData）,,“什么是元數(shù)據(jù)？”元數(shù)據(jù)是,描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù),。,,在數(shù)據(jù)倉庫中，元數(shù)據(jù)是定義數(shù)據(jù)倉庫對(duì)象的數(shù)據(jù)。元數(shù)據(jù)包括相應(yīng)數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)名和定義、數(shù)據(jù)提取操作時(shí)被提取數(shù)據(jù)的時(shí)間和地點(diǎn)以及數(shù)

13、據(jù)清理或數(shù)據(jù)集成過程添加的字段等。它提供了有關(guān)數(shù)據(jù)的環(huán)境，用于構(gòu)造、維持、管理、和使用數(shù)據(jù)倉庫，在數(shù)據(jù)倉庫中尤為重要。,CREATE TABLE student,,{ no int;,,name char(10);,,sex char(2);,,class char(8);,,},no,name,sex,class,1,張三,男,1301,…,…,…,…,,,,,數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)：元數(shù)據(jù),,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),,3. 數(shù)據(jù)集市（Data Market）,,數(shù)據(jù)倉庫中存放的是整個(gè)企業(yè)的信息，并且數(shù)據(jù)是按照不同主題來組織的。比如市場發(fā)展規(guī)律的分析主題主要由市場

14、部門的人員使用，我們可以在邏輯上或者物理上將這部分?jǐn)?shù)據(jù)分離出來，當(dāng)市場部門人員需要信息時(shí)，不需要到數(shù)據(jù)倉庫的巨量數(shù)據(jù)中檢索，而只需在相應(yīng)的部門數(shù)據(jù)上進(jìn)行分析，因此從效率和處理速度的角度出發(fā)，這種劃分是合算的。,,,這種面向企業(yè)中的某個(gè)部門（主題）而,在邏輯上或物理上劃分出來的數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)子集,稱為,數(shù)據(jù)集市,。換句話說，數(shù)據(jù)集市包含了用于特殊目的數(shù)據(jù)倉庫的部分?jǐn)?shù)據(jù)。,,數(shù)據(jù)倉庫面向整個(gè)企業(yè)，而數(shù)據(jù)集市則是面向企業(yè)中的某個(gè)部門。典型示例是銷售部門、庫存和發(fā)貨部門、財(cái)務(wù)部門和高級(jí)管理部門等的數(shù)據(jù)集市。數(shù)據(jù)倉庫中存放了企業(yè)的整體信息，而數(shù)據(jù)集市只存放了某個(gè)主題需要的信息，其目的是減少數(shù)據(jù)處理量，

15、使信息的利用更快捷、靈活。,,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),4. OLAP,,OLAP（On-line Analytical Processing，在線分析處理或聯(lián)機(jī)分析處理）就是一個(gè)應(yīng)用廣泛的數(shù)據(jù)倉庫使用技術(shù)。,,它可以根據(jù)分析人員的要求，迅速靈活地對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜的查詢處理，并以直觀的容易理解的形式將查詢結(jié)果提供給各種決策人員，使他們能夠迅速準(zhǔn)確地掌握企業(yè)的運(yùn)營情況，了解市場的需求。,,,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),2.2 多維數(shù)據(jù)模型,2.2.1 由表到數(shù)據(jù)立方體,數(shù)據(jù)倉庫和OLAP工具基于多維數(shù)據(jù)模型。,,在多維數(shù)據(jù)模型中，數(shù)據(jù)

16、以數(shù)據(jù)立方體（data cube）的形式存在。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),數(shù)據(jù)立方體允許以多維數(shù)據(jù)建模和觀察。它由維和事實(shí)定義。,,維是人們觀察數(shù)據(jù)的特定角度，是考慮問題時(shí)的一類屬性。屬性的集合構(gòu)成一個(gè)維（如時(shí)間維、機(jī)構(gòu)維等）。,,維分層：同一維度還可以在細(xì)節(jié)程度不同的各個(gè)描述方面（如時(shí)間維可包含年、季度、月份和日期等）。,,維屬性：維的一個(gè)取值，是數(shù)據(jù)項(xiàng)在某維中位置的描述（如2013年11月2日在時(shí)間維上位置的描述）,。,,每個(gè)維都有一個(gè)表與之相關(guān)聯(lián)，稱為維表。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),一個(gè)數(shù)據(jù)立方體：,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP

17、技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),多維數(shù)據(jù)模型圍繞中心主題組織，該主題用事實(shí)表表示,。,,事實(shí)表包括事實(shí)的名稱或度量以及每個(gè)相關(guān)維表的關(guān)鍵字。,,事實(shí)指的是一些數(shù)字度量。,學(xué)生,課程,分?jǐn)?shù),1001,2001,89,1002,2002,83,1005,2004,90,┇,┇,┇,學(xué)號(hào),姓名,班號(hào),1,張三,1201,┇,┇,┇,學(xué)生,1001,┇,課程,編號(hào),名稱,2001,1,C++,┇,┇,┇,學(xué)生維表,成績事實(shí)表,課程維表,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),OLTP系統(tǒng)是為了快速回答簡單查詢，而不是為了存儲(chǔ)分析趨勢的歷史數(shù)據(jù)而創(chuàng)建的。一般的OLTP提供了大量的原始數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)

18、不易被分析。,查詢某人買房記錄。,,查詢某房的價(jià)值。,,…,一個(gè)英國房屋銷售系統(tǒng)：,兩個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)組織模式比較示例1,,來源于事務(wù)型的數(shù)據(jù)庫，如采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ),,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),數(shù)據(jù)倉庫需要回答更復(fù)雜的查詢，而不僅僅是一些像“英國主要城市的商品平均銷售價(jià)格是多少”之類的簡單聚集數(shù)據(jù)查詢。,,數(shù)據(jù)倉庫需要回答的查詢類型可以是簡單的查詢，也可以是,高度復(fù)雜,的，且還與終端用戶使用的查詢工具相關(guān)。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),2008年第三季度，整個(gè)英格蘭的總收入是多少？,,2007年英國每一類房產(chǎn)銷售的總收入是多少？,,20

19、08年租借房產(chǎn)業(yè)務(wù)中每個(gè)城市哪個(gè)地域最受歡迎？與過去的兩年相比有何不同？,,每個(gè)分支機(jī)構(gòu)本月的房產(chǎn)銷售月收入是多少，并與剛過去的12個(gè)月相比較。,,如果對(duì)于10萬英鎊以上的房產(chǎn)，法定價(jià)格上升3.5%而政府稅收下降1.5%，對(duì)英國不同區(qū)域的銷售會(huì)產(chǎn)生什么影響？,,在英國主要城市中，哪種類型的房產(chǎn)銷售價(jià)格高于平均房產(chǎn)銷售價(jià)格？這與人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)有何聯(lián)系？,英國房屋銷售數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)：,,來源于已處理的或匯總的數(shù)據(jù)，要預(yù)先采用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如多維模型存放這些匯總的數(shù)據(jù)。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),,兩個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)組織模式比較示例2,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢

20、大學(xué)李春葆),,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),面向“商品”、“供應(yīng)商”和“顧客”的數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng),商品數(shù)據(jù)倉庫結(jié)構(gòu),供應(yīng)商數(shù)據(jù)倉庫結(jié)構(gòu),顧客數(shù)據(jù)倉庫結(jié)構(gòu),,來源于的前面的多個(gè)表的數(shù)據(jù),,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),從上述實(shí)例，不難看出：,在從面向應(yīng)用到面向主題的轉(zhuǎn)變過程中，丟棄了原來有的但不必要的、不適于分析的信息；,,在原有的數(shù)據(jù)庫模式中，有關(guān)商品的信息分散在各個(gè)子系統(tǒng)之中；面向主題的數(shù)據(jù)組織方式所強(qiáng)調(diào)的就是要形成關(guān)于主題一致的信息集合；,,不同主題之間有重疊內(nèi)容。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),2.2.2 多維數(shù)據(jù)模型,

21、,,time_key,,day,,day_of_the_week,,month,,quarter,,year,time 維表,location_key,,street,,city,,state_or_province,,country,location 維表,Sales 事實(shí)表,,time_key,item_key,,branch_key,,location_key,,units_sold,,dollars_sold,item_key,,item_name,,brand,,type,,supplier_type,item 維表,branch_key,,branch_name,,branch_

22、type,branch 維表,數(shù)據(jù)倉庫：事實(shí)表＋維表,度量,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),在數(shù)據(jù)倉庫中，數(shù)據(jù)立方體是n-D的（n維）,,（關(guān)系表和電子表格是幾維的？）,,多維數(shù)據(jù)模型為不同角度上的數(shù)據(jù)建模和觀察提供了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),示例,,AllElectronics的銷售數(shù)據(jù)按維time, item的2-D視圖。,location＝“Vancouver“,（,溫哥華 ）,item,（,類型,）,time,（,季度,）,家庭娛樂,,計(jì)算機(jī)　　　電話　　安全,Q1　　　　　　605　　　　　825　　　　14　　　4

23、00,,Q2　　　　　　680　　　　　952　　　　31　　　512,,Q3　　　　　　812　　　　　1023　　　 30　　　 501,,Q4　　　　　　927　　　　　1038　　　 38　　　 580,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),AllElectronics的銷售數(shù)據(jù)按維time, item和location的3-D視圖。,location,＝ “Chicage”,,item,time,,家庭娛樂 計(jì)算機(jī) 電話 安全,Q1　854　　 882　　89　623,,Q2　943　　 890　　64　698,,Q3　1032　　924　 59　789,,Q4　1

24、129　　992　 63　870,location＝ “New York”,,item,time,家庭娛樂 計(jì)算機(jī) 電話 安全,Q1　1087　 968　　38　623,,Q2　943　　 890　　64　698,,Q3　1032　　924　 59　789,,Q4　1129　　992　 63　870,...,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),AllElectronics的銷售數(shù)據(jù)按維time、 item和location的3-D視圖的3-D數(shù)據(jù)立方體表示。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),銷售數(shù)據(jù)的4-D立方體表示。,4維分別是time、item

25、、location和supplier。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),一個(gè)n維的數(shù)據(jù)的立方體叫做,基本立方體,。,,給定一個(gè)維的集合，我們可以構(gòu)造一個(gè)立方體的格，每個(gè)都在不同的匯總級(jí)或不同的數(shù)據(jù)子集顯示數(shù)據(jù)，立方體的格稱為,數(shù)據(jù)立方體,。0維立方體存放最高層的匯總，稱作頂點(diǎn)立方體；而存放最底層匯總的立方體則稱為基本立方體。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),數(shù)據(jù)立方體格,all,time,item,location,supplier,time,item,time,location,time,supplier,item,location,item,su

26、pplier,location,supplier,time,item,location,time,item,supplier,time,location,supplier,item,location,supplier,time, item, location, supplier,0維－頂點(diǎn)立方體,1維－立方體,2維－立方體,3維－立方體,4維－基本立方體,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),,,,,,,i,-1維立方體,i,維立方體,,上卷,下鉆,i,越大，數(shù)據(jù)越細(xì),,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),2.2.3 數(shù)據(jù)倉庫的概念模型,最流行的數(shù)據(jù)倉庫概念模

27、型是多維數(shù)據(jù)模型。這種模型可以以星型模式、雪花模式、或事實(shí)星座模式的形式存在。,,星型模式（Star schema）,: 事實(shí)表在中心，周圍圍繞地連接著維表（每維一個(gè)），事實(shí)表含有大量數(shù)據(jù)，沒有冗余。,1. 星型模式,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),星型模式實(shí)例,,,time_key,,day,,day_of_the_week,,month,,quarter,,year,time,location_key,,street,,city,,state_or_province,,country,location,sales事實(shí)表,,time_key,item_key,,bra

28、nch_key,,location_key,,units_sold,,dollars_sold,item_key,,item_name,,brand,,type,,supplier_type,item,branch_key,,branch_name,,branch_type,branch,維表,度量,維表,維表,維表,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),雪花模式（Snowflake schema）,: 是星型模式的變種，其中某些維表是規(guī)范化的，因而把數(shù)據(jù)進(jìn)一步分解到附加表中。結(jié)果，模式圖形成類似于雪花的形狀。,2. 雪花

29、模式,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),雪花模式實(shí)例,,time_key,,day,,day_of_the_week,,month,,quarter,,year,time,location_key,,street,,city_key,location,sales事實(shí)表,,time_key,item_key,,branch_key,,location_key,,units_sold,,dollars_sold,item_key,,item_name,,brand,,type,,supplier_key,item,branch_key,,branch_name,,branch_

30、type,branch,supplier_key,,supplier_type,supplier,city_key,,city,,state_or_province,,country,city,星型模式,雪花模式,維表規(guī)格化,維表,度量,維表,維表,維表,維表,維表,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),,,,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),事實(shí)星座（Fact constellations）,: 多個(gè)事實(shí)表共享維表, 這種模式可以看作星型模式集，因此稱為星系模式（galaxy schema），或者事實(shí)星座（fact constellation） 。,,2.

31、 事實(shí)星座模式,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),事實(shí)星座模式實(shí)例,,time_key,,day,,day_of_the_week,,month,,quarter,,year,time,location_key,,street,,city,,province_or_state,,country,location,sales事實(shí)表,,time_key,item_key,,branch_key,,location_key,,units_sold,,dollars_sold,item_key,,item_name,,brand,,type,,supplier_type,item,

32、branch_key,,branch_name,,branch_type,branch,,航運(yùn)事實(shí)表,,time_key,item_key,,shipper_key,,from_location,,to_location,,dollars_cost,,units_shipped,shipper_key,,shipper_name,,location_key,,shipper_type,shipper,,星型/雪花模式,事實(shí)模式,多個(gè)事實(shí)表共享維表,度量,維表,維表,維表,維表,維表,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),2.2.4 一種數(shù)據(jù)倉庫查詢語言: DMQL,DMQL首先

33、包括定義數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)集市的語言原語，這包括兩種原語定義：一種是立方體定義，一種是維定義,,立方體定義 （事實(shí)表）,,define cube []: ,,維定義 （維表）,,define dimension as （）,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),實(shí)例：使用DMQL定義星型模式,define cube,sales_star [time, item, branch, location]:,,dollars_sold = sum(sales_in_dollars), avg_sales = avg(

34、sales_in_dollars), units_sold = count(*),,define dimension,time,as (,time_key, day, day_of_week, month, quarter, year),,define dimension,item,as,(item_key, item_name, brand, type, supplier_type),,define dimension,branch,as,(branch_key, branch_name, branch_type),,define dimension,location,as,(locatio

35、n_key, street, city, province_or_state, country),,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),星型模式實(shí)例,,,time_key,,day,,day_of_the_week,,month,,quarter,,year,time,location_key,,street,,city,,state_or_province,,country,location,sales事實(shí)表,,time_key,item_key,,branch_key,,location_key,,units_sold,,dollars_sold,item_key,,ite

36、m_name,,brand,,type,,supplier_type,item,branch_key,,branch_name,,branch_type,branch,維表,度量,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),實(shí)例：使用DMQL定義雪花模式,define cube,sales_snowflake [time, item, branch, location]:,,dollars_sold = sum（sales_in_dollars）, avg_sales = avg（sales_in_dollars）, units_sold = count（*）,,define dim

37、ension,time,as,（time_key, day, day_of_week, month, quarter, year）,,define dimension,item,as,（item_key, item_name, brand, type,,supplier（supplier_key, supplier_type））,,define dimension,branch,as,（branch_key, branch_name, branch_type）,,define dimension,location,as,（location_key, street,,city（city_key,

38、 province_or_state, country））,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),雪花模式實(shí)例,,time_key,,day,,day_of_the_week,,month,,quarter,,year,time,location_key,,street,,city_key,location,sales事實(shí)表,,time_key,item_key,,branch_key,,location_key,,units_sold,,dollars_sold,,,item_key,,item_name,,brand,,type,,supplier_key,item,bra

39、nch_key,,branch_name,,branch_type,branch,supplier_key,,supplier_type,supplier,city_key,,city,,state_or_province,,country,city,星型模式,雪花模式,維表規(guī)格化,維表,度量,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),實(shí)例：使用DMQL定義事實(shí)星座模式,define cube,sales [time, item, branch, location]:,,dollars_sold = sum（sales_in_dollars）, avg_sales = avg（sa

40、les_in_dollars）, units_sold = count（*）,,define dimension,time,as,（time_key, day, day_of_week, month, quarter, year）,,define dimension,item,as,（item_key, item_name, brand, type, supplier_type）,,define dimension,branch,as,（branch_key, branch_name, branch_type）,,define dimension,location,as,（location_k

41、ey, street, city, province_or_state, country）,,define cube,shipping [time, item, shipper, from_location, to_location]:,,dollar_cost = sum（cost_in_dollars）, unit_shipped = count（*）,,define dimension,time,as,time,in cube,sales,,define dimension,item,as,item,in cube,sales,,define dimension,shipper,as,（

42、shipper_key, shipper_name, location,as,location,in cube,sales, shipper_type）,,define dimension,from_location,as,location,in cube,sales,,define dimension,to_location,as,location,in cube,sales,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),事實(shí)星座模式實(shí)例,,time_key,,day,,day_of_the_week,,month,,quarter,,year,time,location_key,,

43、street,,city,,province_or_state,,country,location,sales事實(shí)表,,time_key,item_key,,branch_key,,location_key,,units_sold,,dollars_sold,item_key,,item_name,,brand,,type,,supplier_type,item,branch_key,,branch_name,,branch_type,branch,,航運(yùn)事實(shí)表,,time_key,item_key,,shipper_key,,from_location,,to_location,,dolla

44、rs_cost,,units_shipped,shipper_key,,shipper_name,,location_key,,shipper_type,shipper,星型/雪花模式,事實(shí)模式,多個(gè)事實(shí)表共享維表,維表,度量,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),2.2.5 度量的分類,一個(gè)數(shù)據(jù)立方體的度量是一個(gè),數(shù)值函數(shù),，該函數(shù)可以對(duì)數(shù)據(jù)立方體的每一個(gè)點(diǎn)求值。,,度量可以根據(jù)其所用的聚集函數(shù)分為三類：,,分布的：將函數(shù)用于n個(gè)聚集值得到的結(jié)果和將函數(shù)用于所有數(shù)據(jù)得到的結(jié)果一樣。,,比如：count()，sum()，min()，max()等,,代數(shù)的：函數(shù)可以由一個(gè)帶M個(gè)參

45、數(shù)的代數(shù)函數(shù)計(jì)算（M為有界整數(shù)），而每個(gè)參數(shù)值都可以由一個(gè)分布的聚集函數(shù)求得。,,比如：avg()，min_N()，standard_deviation(),,整體的：描述函數(shù)的子聚集所需的存儲(chǔ)沒有一個(gè)常數(shù)界。,,比如：median()，mode()，rank(),,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),2.2.6 概念分層,,一個(gè),概念分層,（concept hierarchy）定義一個(gè)映射序列，將低層概念映射到更一般的高層概念,,例如表示location的概念：杭州,?浙江?中國?亞洲。,,概念分層允許我們?cè)诟鞣N抽象級(jí)審查和處理數(shù)據(jù)。,,概念分層可以由系統(tǒng)用戶、領(lǐng)域?qū)＜?、?/p>

46、識(shí)工程師人工地提供，也可以根據(jù)數(shù)據(jù)分布的統(tǒng)計(jì)分析自動(dòng)地產(chǎn)生。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),概念分層 : location維的一個(gè)概念分層,all,Europe,North_America,Mexico,Canada,Spain,Germany,Vancouver,M. Wind,L. Chan,...,...,...,...,...,...,all,region,office,country,Toronto,Frankfurt,city,許多概念分層的定義隱含在數(shù)據(jù)庫的模式中。比如：location維的定義，office

47、性 按一個(gè)全序相關(guān)，形成一個(gè)層次結(jié)構(gòu)：,year,day,quarter,month,week,維的屬性也可以組成一個(gè)偏序，形成一個(gè)格：,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),price屬性上的概念分層,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),概念層次是一個(gè)偏序集（H,＜），其中，H是概念的一個(gè)有限集，＜是關(guān)于H的一個(gè)偏序。,年,月,季度,日,星期,,,,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),概念分層 ——使用,概念分層為不同級(jí)別上的數(shù)據(jù)匯總提供了一個(gè)良好的基礎(chǔ),,綜合概念分層和多維數(shù)據(jù)模型的潛力，可以對(duì)數(shù)據(jù)獲得更深入的洞察力,,通過在多維數(shù)據(jù)模

48、型中，在不同的維上定義概念分層，使得用戶在不同的維上從不同的層次對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察成為可能。,,多維數(shù)據(jù)模型（數(shù)據(jù)立方體）使得從不同的角度對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察成為可能，而概念分層則提供了從不同層次對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察的能力；結(jié)合這兩者的特征，我們可以在多維數(shù)據(jù)模型上定義各種OLAP操作，為用戶從不同角度不同層次觀察數(shù)據(jù)提供了靈活性。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),2.2.7 多維數(shù)據(jù)模型上的OLAP操作,上卷（roll-up）：匯總數(shù)據(jù),,通過一個(gè)維的概念分層向上攀升或者通過維歸約。,,當(dāng)用維歸約進(jìn)行上卷時(shí)，一個(gè)或多個(gè)維由給定的數(shù)據(jù)立方體刪除。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武

49、漢大學(xué)李春葆),示例：OLAP 操作－上卷,在 location上卷（由 cities 到 countries匯總）,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),下鉆（drill-down）：上卷的逆操作,,由不太詳細(xì)的數(shù)據(jù)到更詳細(xì)的數(shù)據(jù)，可以通過沿維的概念分層向下或引入新的維來實(shí)現(xiàn) （為給定數(shù)據(jù)添加更多細(xì)節(jié)）。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),示例： OLAP 操作－下鉆,在 time下鉆 （由 quarters 到 months細(xì)化）,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),切片和切塊（slice and dice）,,,切片操作在給定的數(shù)據(jù)立

50、方體的,一個(gè)維,上進(jìn)行選擇，導(dǎo)致一個(gè)子方切塊操作通過對(duì)兩個(gè)或多個(gè)維進(jìn)行選擇，定義子方。,,切塊操作在給定的數(shù)據(jù)立方體的,多個(gè)維,上進(jìn)行選擇，導(dǎo)致一個(gè)子方切塊操作通過對(duì)兩個(gè)或多個(gè)維進(jìn)行選擇，定義子方。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),示例： OLAP 操作－切片,切片條件: time=“Q2”,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),示例： OLAP 操作－ 切塊,切塊條件: （location=“Montreal” or “Vancouver”） and （time=“Q1” or “Q2”） and （item=“home entertainment”

51、or “computer”）,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),轉(zhuǎn)軸（pivot）,,立方體的重定位，可視化，或?qū)⒁粋€(gè)3維立方體轉(zhuǎn)化為一個(gè)2維平面序列。,,轉(zhuǎn)軸是一種可視化操作，通過轉(zhuǎn)動(dòng)當(dāng)前數(shù)據(jù)的視圖來提供一個(gè)數(shù)據(jù)的替代表示。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),示例： OLAP 操作－轉(zhuǎn)軸,轉(zhuǎn)軸,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),其他OLAP操作,,鉆過（drill_across）：執(zhí)行涉及多個(gè)事實(shí)表的查詢。,,鉆透（drill_through）：使用關(guān)系SQL機(jī)制，鉆到數(shù)據(jù)立方體的底層，到后端關(guān)系表。,,其他OLAP操作可能包括列出

52、表中最高或最低的N項(xiàng)，以及計(jì)算移動(dòng)平均值、增長率、利潤、統(tǒng)計(jì)函數(shù)等等。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),2.3 數(shù)據(jù)倉庫的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),2.3.1 數(shù)據(jù)倉庫的設(shè)計(jì)步驟和結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)和構(gòu)造數(shù)據(jù)倉庫、三層數(shù)據(jù)倉庫結(jié)構(gòu)。,介紹中小型數(shù)據(jù)倉庫的一般設(shè)計(jì)方法。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),數(shù)據(jù)倉庫給商業(yè)分析專家提供了什么？,,通過提供相關(guān)數(shù)據(jù)與信息，獲得競爭優(yōu)勢。,,通過有效地收集精確地描述組織的數(shù)據(jù)，獲得生產(chǎn)力的提高。,,通過提供不同級(jí)別（部門、市場、商業(yè)）的客戶視圖，協(xié)助客戶關(guān)系管理。,,通過追蹤長期趨勢、異常等，降低成本。,,有效構(gòu)建數(shù)據(jù)倉庫的關(guān)鍵：理解

53、和分析商業(yè)需求,,通過提供一個(gè)商業(yè)分析框架，綜合各種不同的數(shù)據(jù)使用者的視圖。,1. 數(shù)據(jù)倉庫設(shè)計(jì)：一個(gè)商務(wù)分析框架,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),數(shù)據(jù)倉庫設(shè)計(jì)的四種視圖,,自頂向下視圖,,允許我們選擇數(shù)據(jù)倉庫所需的相關(guān)信息。,,數(shù)據(jù)源視圖,,揭示被操作數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)所捕獲、存儲(chǔ)和管理的信息。,,數(shù)據(jù)倉庫視圖,,由事實(shí)表和維表所組成。,,商務(wù)查詢視圖,,從最終用戶的角度透視數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),2. 數(shù)據(jù)倉庫的設(shè)計(jì)過程,自頂向下法、自底向上法或者兩者的混合方法,,自頂向下法：由總體設(shè)計(jì)和規(guī)劃開始,,在技術(shù)成熟、商業(yè)理解透徹的

54、情況下使用。,,自底向上法：以實(shí)驗(yàn)和原型開始,,常用在模型和技術(shù)開發(fā)的初期，可以有效的對(duì)使用的技術(shù)和模型進(jìn)行評(píng)估，降低風(fēng)險(xiǎn)。,,混合方法：上述兩者的結(jié)合,,從軟件工程的觀點(diǎn),,瀑布式方法：在進(jìn)行下一步前，每一步都進(jìn)行結(jié)構(gòu)化和系統(tǒng)的分析。,,螺旋式方法：功能漸增的系統(tǒng)的快速產(chǎn)生，相繼版本之間間隔很短。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),典型的數(shù)據(jù)倉庫設(shè)計(jì)過程,,選取待建模的商務(wù)過程,,找到所構(gòu)建的數(shù)據(jù)倉庫的主題，比如：銷售、貨運(yùn)、訂單等等。,,選取商務(wù)過程的顆粒度,,數(shù)據(jù)起始于多細(xì)的顆粒度，比如，記錄每條詳細(xì)訂單，或是開始于每日的匯總數(shù)據(jù)。,,選取用于每個(gè)事實(shí)表記錄的維,,常

55、用的維有：時(shí)間、貨物、客戶、供應(yīng)商等。,,選取將安放在事實(shí)表中的度量,,常用的數(shù)字度量包括：售價(jià)、貨物數(shù)量等。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),2.3.2 三層數(shù)據(jù)倉庫架構(gòu),,數(shù)據(jù)倉庫,,,,提取,,清理,,轉(zhuǎn)換,,裝入,,刷新,OLAP服務(wù)器,查詢報(bào)告,,分析,,數(shù)據(jù)挖掘,監(jiān)控、,,整合,,,,元數(shù)據(jù),,存儲(chǔ),數(shù)據(jù)源,前端工具,輸出,,,,,,數(shù)據(jù)集市,,,,,,,操作數(shù)據(jù)庫,其他外部信息源,,,,數(shù)據(jù)倉庫服務(wù)器,,,,,OLAP服務(wù)器,底層　　　　　　　中間層　　　　　前端層,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(

56、武漢大學(xué)李春葆),,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),底層：數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,,關(guān)注的問題：如何從這一層提取數(shù)據(jù)來構(gòu)建數(shù)據(jù)倉庫（通過網(wǎng)關(guān)（ODBC,JDBC,OLE/DB等）來提?。?。,,中間層：OLAP服務(wù)器,,關(guān)注的問題：OLAP服務(wù)器如何實(shí)施（關(guān)系型OLAP，多維OLAP等）。,,前端客戶工具層,,關(guān)注的問題：查詢工具、報(bào)表工具、分析工具、挖掘工具等。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),從體系結(jié)構(gòu)的角度去看，數(shù)據(jù)倉庫模型有以下三種：,,企

57、業(yè)倉庫,,搜集關(guān)于跨越整個(gè)組織的主題的所有信息。,,數(shù)據(jù)集市,,企業(yè)范圍數(shù)據(jù)的一個(gè)子集，對(duì)于特定的客戶是有用的。其范圍限于選定的主題，比如一個(gè)商場的數(shù)據(jù)集市。,,獨(dú)立的數(shù)據(jù)集市 VS. 非獨(dú)立的數(shù)據(jù)集市（數(shù)據(jù)來自于企業(yè)數(shù)據(jù)倉庫）。,,虛擬倉庫,,操作數(shù)據(jù)庫上的一系列視圖。,,只有一些可能的匯總視圖被物化。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),數(shù)據(jù)倉庫開發(fā)上的困難,,自頂向下的開發(fā)方法從全系統(tǒng)的角度提供解決方案，使得（模塊）集成的問題最??；但是該方法十分昂貴，需要對(duì)組織進(jìn)行長期研究和建模分析。,,自底向上方法提供了更多的開發(fā)靈活性，價(jià)格便宜；但往往會(huì)遇到集成問題（每個(gè)模塊單獨(dú)運(yùn)

58、行都沒有問題，但是一集成就出異常）。,,解決方法,,使用遞增性、演化性的開發(fā)方法,,高層數(shù)據(jù)模型,?,企業(yè)倉庫和數(shù)據(jù)集市并行開發(fā),?,通過分布式模型集成各數(shù)據(jù)集市,?,多層數(shù)據(jù)倉庫。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),2.3.3 OLAP服務(wù)器類型,邏輯上，OLAP服務(wù)器從數(shù)據(jù)倉庫或數(shù)據(jù)集市中給商業(yè)用戶提供多維數(shù)據(jù),,物理上，OLAP的底層數(shù)據(jù)存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)可以有多種不同的方式,,關(guān)系OLAP服務(wù)器（ROLAP）,,使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫或擴(kuò)展的關(guān)系數(shù)據(jù)庫存放并管理數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)，而用OLAP中間件支持其余部分。,,包括每個(gè)DBMS后端優(yōu)化，聚集導(dǎo)航邏輯的實(shí)現(xiàn)，附加的工具和服務(wù)。,,較大

59、的可擴(kuò)展性。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),多維OLAP服務(wù)器（MOLAP）,,基于數(shù)組的多維存儲(chǔ)引擎（稀疏矩陣技術(shù)）。,,能對(duì)預(yù)計(jì)算的匯總數(shù)據(jù)快速索引。,,混合OLAP服務(wù)器（HOLAP）,,結(jié)合上述兩種技術(shù)，更大的使用靈活性。,,特殊的SQL服務(wù)器,,在星型和雪花模型上支持SQL查詢。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),2.4 數(shù)據(jù)倉庫的實(shí)現(xiàn),數(shù)據(jù)倉庫中的OLAP查詢是一種海量數(shù)據(jù)計(jì)算 （想象一下對(duì)過去10年各地區(qū)的軟件產(chǎn)品銷售的匯總查詢）,,用戶卻希望這個(gè)計(jì)算能在數(shù)秒鐘內(nèi)完成,,解決方法在于給出一種有效的計(jì)算數(shù)據(jù)立方體的方法,,匯總的數(shù)據(jù)立方

60、體可以被看成是一個(gè)立方體的格,,最底層的立方體是基本立方體,,最頂端的立方體（頂點(diǎn)）只包含一個(gè)單元的值,,一個(gè)n維的數(shù)據(jù)立方體，每維L,i,層，可能產(chǎn)生的立方體總數(shù)是多少？,2.4.1　數(shù)據(jù)立方體的有效計(jì)算,1表示原始數(shù)據(jù)即all層,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),編號(hào),日期,商品,地區(qū),數(shù)量,1,2011.5.10,長虹電視機(jī),南京市…,1,2,2011.5.20,美的微波爐,上海市…,2,3,2011.6.2,…,…,1,4,2011.6.10,…,…,2,5,2011.7.12,…,…,3,6,2011.8.18,…,…,2,…,…,…,…,…,事實(shí)表（可看成是基本

61、立方體）：,一個(gè)立方體是某種匯總的結(jié)果,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),地區(qū)維（上卷到省市）,日期維（上卷到季度）,商品維（上卷到商品類別）,,一個(gè)立方體（3維）,立方體是OLAP的基礎(chǔ)。例如：,,對(duì)比江蘇和上海在2010二季度的日用品銷售情況,,當(dāng)上述立方體存在時(shí)，其計(jì)算過程就非?？?。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),,（商品）,（地區(qū)）,（）,（日期）,（地區(qū),商品）,（地區(qū),日期）,（商品,日期）,（地區(qū),商品,日期）,當(dāng),L,i,=1時(shí)（沒有概念分層），,T,=2,n,,這里有8個(gè)立方體。

62、,立方體格：,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),則立方體總數(shù),T,=(4+1)×(3+1)×(2+1)=60個(gè),,盡管立方體可以提高OLAP的效率，但事先產(chǎn)生所有的立方體是不現(xiàn)實(shí)的。,年,月,季度,日,假設(shè)日期:,,4層,假設(shè)地區(qū):,假設(shè)商品:,商品大類,商品小類,省,市,縣,,3層,,2層,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),數(shù)據(jù)立方體的物化,數(shù)據(jù)立方體的物化可以有以下三種選擇：,,全物化,,預(yù)先計(jì)算所有立方體。對(duì)于n維數(shù)據(jù)立方體，可能產(chǎn)生的立方體總數(shù)是T=(L,1,+1)(L,2,+1)…(L,n,+1)，L,i,表示維i的層次數(shù)，例如，n=10，每維

63、10層，則立方體總數(shù)約為9800000個(gè)。,,日用品涉及的立方體,例：求2010一季度的日用品,通常，這種選擇需要海量存儲(chǔ)空間來存放所有預(yù)計(jì)算的立方體。,,優(yōu)點(diǎn)是OLAP速度快。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),不物化,,不預(yù)先計(jì)算任何“非基本”立方體,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,事實(shí)表,匯總,涉及大量上卷操作（表連接）,,這可能導(dǎo)致回答查詢時(shí)，因進(jìn)行昂貴的多維聚集計(jì)算，速度非常慢。,維災(zāi)難?。?！,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),部分物化,,有選擇的計(jì)算一個(gè)所有立方體的適當(dāng)子集,,考慮因素,:（1）,確定要物化的立方體；（2）在查詢時(shí)

64、利用物化的立方體；（3）在裝載和刷新時(shí)，有效地更新物化的立方體,,有選擇地計(jì)算整個(gè)可能的立方體集中一個(gè)適當(dāng)?shù)淖蛹２糠治锘谴鎯?chǔ)空間和響應(yīng)時(shí)間兩者之間的很好折衷。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),確定物化哪些立方體,,考慮工作負(fù)荷下的查詢、它們的頻率和它們的開銷等等。,日用品涉及的立方體,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),立方體的操作,DMQL中的立方體定義和計(jì)算,,define cube sales[item, city, year]: sum(sales_in_dollars),,compute cube sales,,上述的compute cub

65、e子句可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)類似于SQL的語句,,SELECT item, city, year, SUM (amount),,FROM SALES,,CUBE BY item, city, year,,這個(gè)相當(dāng)于SQL中以下的group by子句,,(item, city, year) －3D,,(item, city), (item year), (city, year)－2D,,(item), (city), (year) －1D,,（） － 0D,,（item）,（city）,（）,（year）,（city, item）,（city, year）,（item, year）,（city, ite

66、m, year）,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),假設(shè)為AllElectrics定義了維和數(shù)據(jù)立方體。,,查詢：,對(duì){brand,province_or_state}查詢year=2004。,,有4個(gè)立方體可用：,,立方體1：{year,item_name,city},,立方體2：{year,brand,country},,立方體3：{year,brand,prvoince_or_state},,立方體4：{item_name,province_or_state}，其中year=2004,,以上4個(gè)立方體，應(yīng)當(dāng)選擇哪一個(gè)處理查詢？,立方體2不能用：較細(xì)粒度的數(shù)據(jù)不能由較粗粒度的數(shù)據(jù)產(chǎn)生?？捎昧⒎襟w1、3和4。,立方體3最佳,。,,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的OLAP技術(shù)(武漢大學(xué)李春葆),立方體計(jì)算：ROLAP和MOLAP,立方體計(jì)算的挑戰(zhàn)：海量數(shù)據(jù)，有限的內(nèi)存和時(shí)間。,,基于ROLAP的方法（底層使用關(guān)系模型存儲(chǔ)數(shù)據(jù)）,,將排序、散列（hashing）和分組操作應(yīng)用于維的屬性，以便對(duì)相關(guān)元組重新排序和聚類。,,在某些子聚集上分組，作為“部分分組步驟”。,,可以由以前計(jì)算