基于内容聚类的图书信息查询系统设计

　　摘要：为提高图书信息查询系统的查询速度，设计一种基于内容聚类的图书信息查询系统。首先对处理器、存储器与控制器等系统硬件进行设计，选用型号为AM29F040存储器的固化程序和保存图书信息，并选用STM32F103芯片设计控制器，满足存储卡的读/写速度。在系统的软件部分，定义书目关联规则，然后对查询后返回的书目信息进行内容聚类，以此完成基于内容聚类的图书信息查询系统的设计。实验结果证明，此次研究的系统有效减少了系统的图书信息查询时间，并提高了查询内容预测的准确度与用户满意度，具有实际应用意义。

　　关键词：图书信息查询;系统设计;内容聚类;用户特征;关联规则;内容预测

　　0引言

　　由于图书信息资源越来越多，面对严重过载的信息，用户很难快速定位到对自己有用的信息资源，从而耗费大量的时间搜寻自己想要的内容。为了方便用户快速查询到所需要的信息，国内有较多学者进行了相关研究。其中，黄容等人设计了数字图书馆数值知识元检索系统[1]，该系统主要对数值知识元进行深入分析，提出数字图书馆数值知识元识别、抽取、索引与检索方法，并构建了面向数值知识元的检索系统;王茜等对基于云平台的智慧图书馆系统[2]进行了研究，该系统以云计算、大数据技术为理论基础，与智慧图书馆紧密结合，以信息化、智能化为平台支撑，对信息资源有效整合。

　　图书馆论文范例：图书馆管理工作的创新路径研究

　　上述两个系统在图书信息集成上都有较好的应用效果，但是在信息查询上应用效果较差，为此设计一个基于内容聚类的图书信息查询系统。内容聚类是将物理或抽象对象的集合分成由类似的对象组成的多个类的过程。由内容聚类产生的簇是一组数据对象的集合，这些对象与同一个簇中的对象相似，与其他簇中对象相异，能够提高图书信息查询的速度，因此将该方法应用到查询系统中具有重要意义。实验结果证明，此次研究的系统比传统系统的查询时间短，并且提高了用户的满意度与预测准确性，满足系统设计需求。

　　1基于内容聚类的图书信息查询系统硬件设计

　　1.1处理器设计

　　采用Atmel公司推出的16/32位RISC芯片AT91RM9200，该处理器包含一个高速片上SRAM工作区及一个低等待时间的外部总线接口[3(]EBI)，以对接片外存储器与片内存储器。AT91RM9200的主要特性如下所示：1)16KB的指令缓存;2)低功耗，待机模式的电流仅为3.1mA;3)包含附加的嵌入式存储器，SRAM为16KB，ROM为128KB;4)外部总线接口丰富，并包含以太网卡接口和简化的独立媒体接口;5)包含4个同步、异步接收器与发送器;6)电压为1.65~1.95V;7)提供208管脚的PQFP及256个球状BGA两种封装。

　　1.2存储器设计

　　选用型号为AM29F040存储器，主要作用是固化程序和保存图书数据。该存储器主要采用5V单电源供电，其是一种可擦除与重新编程的器件，该器件由8个独立的64KB块组成。访问速度较快，在55~150ns左右。其中，A0~A18为地址线，主要提供存储区地址;A0~A7为选定某扇区的一个字节，扇区容量为256B;DQ0~DQ7代表数据输入/输出，在读周期输出数据，在写周期接收数据;CE代表输入功能，在低电平时允许写操作;OE代表输入/输出使能，在低电平时打开数据输出缓冲区[4];RA代表被读出的存储单元地址;PA代表被编程的存储单元地址。

　　1.3控制器设计

　　随着SD存储卡本身的读/写速度越来越快，查询系统的数据传输速度成为重点考虑的问题，因此设计控制器。采用控制器[5]后，可以给系统中CPU发送信号，使CPU将这些总线控制权释放给控制器，可以令外围设备能够使控制器直接访问内存，以提高查询系统的数据传输速率。该控制器选择STM32F103芯片，该芯片的采样频率为1MS/s的12位模数转换器，模数转换器的数字接口有三个主要功能，包括对简单控制任务进行数据处理，连接芯片内部其他部件以及使STM32控制器的多路转换器同步操作。

　　除此之外，该控制器的主要特点如下所示：1)工作频率[6]较高，可达72MHz，2.0~3.6V供电与I/O管脚;2)支持睡眠、停机与待机模式;3)内嵌带校准的40kHz的RC振荡器，4~16MHz晶体振荡器;4)具有3个12位模数转换器，多达21个输入通道，转换范围0~3.6V;5)包含2通道12位D/A转换器，并包含112个快速I/O端口;6)4个16位定时器，每个定时器有多达4个用于输入捕获/输出比较的通道和增量编码器输入[7];7)看门狗定时器2个，2个16位基本定时器用来驱动DAC;8)通信接口为13个，主要包含2个I2C接口、5个USART接口、3个SPI接口、CAN接口、USB2.0接口、SDIO接口。

　　2基于内容聚类的图书信息查询系统软件设计

　　在上述基于内容聚类的图书信息查询系统硬件设计完成的基础上，设计基于内容聚类的图书信息查询系统软件。在系统软件部分，主要对图书信息聚类[8]，提高信息聚类速度，建立图书信息表[9]。信息聚类的主要步骤如下：

　　1)用户输入查询关键字[10]。这一步骤是此次研究的查询系统操作的第一步，是用户输入书名的关键字信息，关键字信息可以是书名、作者名、主题名与出版社等。

　　2)对关键字的分词以及查询处理。因为一些用户可能不记得书目的完整信息[11]，因此对书目定义关联规则。将关键字等价定义为最适合用户需要的更小的关键字进行查询，从而返还多个查询结果。其关联规则[12]的表达式为：q=Q(m+sj)v(1)式中：sj代表第j个图书的查询记录;m代表图书查询关联规则;v代表查询支持度;Q代表查询信息的频繁项集。

　　3)内容聚类。对步骤2)查询后返回的书目信息进行内容聚类，首先初始化聚类中心[13]，采用聚类算法确定初始聚类中心，假设有n个对象，将n个对象划分到不同的簇中，目的是将内容相似度高的对象尽可能地聚集到同一个簇中。

　　3实验对比

　　为验证此次研究的基于内容聚类的图书信息查询系统的有效性，进行实验，测试的硬件平台为1台DELL笔记本，配置为IntelⓇCoreTMi5⁃3230M2GHz处理器，所有实验均在Windows2007的操作系统环境下运行，所有程序均采用Matlab7.0实现。实验中选取的对象为某校研究生，以学生2016年6月1日到2017年6月1日时间段内的借阅数据作为测试数据集，进行此次实验。为了保证实验的严谨性，将传统的数字图书馆数值知识元检索系统、基于云平台的智慧图书馆系统与此次设计的基于内容聚类的图书信息查询系统进行对比，对比这三种系统的有效性。

　　4结语

　　本文设计一种基于内容聚类的图书信息查询系统，并通过实验验证了此次研究的系统的有效性。通过此次设计的系统不仅提高了系统内容推荐的准确度，还减少了查询内容的查询时间与用户的满意度，具备实际应用意义。总的来说，本文设计的系统基本达到设计要求，但仍存在一定的不足，在查询结果的展现形式上还需要进一步研究，对推荐信息的原因做出必要的解释，以进一步提高系统的性能。最后，还是希望此次研究的系统能够为实际系统的应用与实施起到一定的推动作用。

　　参考文献

　　[1]黄容，何杨煜琪，王忠义，等.数字图书馆数值知识元检索系统设计[J].图书情报工作，2018，62(14)：125⁃132.

　　[2]王茜，张黎.基于云平台的智慧图书馆系统的设计与实现[J].图书馆，2019(2)：46⁃50.

　　[3]许新龙，杨永霞.新一代智慧图书馆信息系统研究[J].国家图书馆学刊，2018，27(6)：48⁃53.

　　[4]严中华，孟亚琪，程秀峰.社会化阅读平台的信息查询提示机制优化[J].图书馆论坛，2019，39(4)：101⁃109.

　　[5]庄倩，韩正彪.社会标注系统质量对用户标注意愿的影响机理[J].图书馆论坛，2019，39(6)：71⁃79.

　　[6]李月琳，何鹏飞.游戏化信息检索系统理论模型的构建[J].图书情报工作，2018，62(6)：69⁃76.

　　[7]王军辉，钱庆，周琴，等.数字图书馆移动身份认证系统研究与实践[J].图书馆理论与实践，2018(10)：98⁃103.

　　[8]马晓亭.面向智慧决策的图书馆可视化分析系统研究[J].图书馆理论与实践，2019(1)：74⁃78.

　　作者：郭天兵