【正文】 支持?jǐn)?shù)據(jù)封裝就是支持?jǐn)?shù)據(jù)抽象。 面向過程的程序設(shè)計(jì)方法與面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法在對(duì)待數(shù)據(jù)和函數(shù)關(guān)系上是不同的。在面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)中，將數(shù)據(jù)和對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行合法操作的函數(shù)封裝在一起作為一個(gè)類的定義。因此，數(shù)據(jù)將被隱藏在封裝體中， 該封裝體通過操作接口與外界交換信息。每個(gè)給定類的對(duì)象包含有這個(gè)類所規(guī)定的若干個(gè)私有工公有成員以及保護(hù)成員。 C++中的類是數(shù)據(jù)和函數(shù)的封裝體。 ? C++類中包含私有、公有和保護(hù)成員 C++類中可定義三種不同訪問控制權(quán)限的成員。 ? C++中通過發(fā)送消息來處理對(duì)象 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 C++中是通過向?qū)ο蟀l(fā)送消息來處理對(duì)象的，每個(gè)對(duì)象根據(jù)所接收到的消息的性質(zhì)來決定需要采取的行動(dòng)，以響應(yīng)這個(gè)消息。方法是在類定義中使用函數(shù)來定義的，使用一種類似于函數(shù)調(diào)用的機(jī)制把消息發(fā)送到一個(gè)對(duì)象 上。友元可以是在類外定義的函數(shù)，也可以是在類外定義的整個(gè)類，前者稱友元函數(shù)，后者稱為友元類。 ? C++允許函數(shù)名和運(yùn)算符重載 函數(shù)名重載和運(yùn)算符重載都屬于多態(tài)性，多態(tài)性是指相同的語言結(jié)構(gòu)可以代表不同類型的實(shí)體或者對(duì)不同類型的實(shí)體進(jìn)行操作。 C++允許一個(gè)相同的標(biāo)識(shí)符或運(yùn)算符代 表多個(gè)不同實(shí)現(xiàn)的函數(shù)，這就稱標(biāo)識(shí)符或運(yùn)算符的重載，用戶可以根據(jù)需要定義標(biāo)識(shí)符重載或運(yùn)算符重載。一個(gè)類可以根據(jù)需要生成派生類。一個(gè)子類的每個(gè)對(duì)象包含有從父類那里繼承來的數(shù)據(jù)成員以及自己所特有的數(shù)據(jù)成員。因此 C++將具有繼承所帶來的好處。動(dòng)態(tài)聯(lián)編是多態(tài)性的一個(gè)重要特征。在這個(gè)樹中的每一個(gè)子類可接收一個(gè)或多個(gè)肯有相同名字的消息。多態(tài)性中這一特性允許使用高級(jí)抽象。一個(gè)算法可以定義為數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)的概念化的路徑，它描述一些點(diǎn)，在這些點(diǎn)上，數(shù)據(jù)能夠被操作并可轉(zhuǎn)換產(chǎn)生某個(gè)結(jié)果。算法與語言是獨(dú)立的 ，所以在編程之前必須設(shè)計(jì)算法，編寫一個(gè)快速程序的第一個(gè)步驟是設(shè)計(jì)良好的算法，能以最少的操作步驟得出問題的答案。 從性能的角度考慮，用匯編語言編寫程序是最佳的選擇，它是計(jì)算機(jī)能理解的自然語言。另一個(gè)最佳的華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 選擇是 C 語言。使用 VC++的向?qū)Э梢陨纱罅康氖褂么a，而不必人工地編寫代碼。 C++性能 良好，因?yàn)樗痪幾g為機(jī)器代碼。這意味著微軟的編譯器程序員已經(jīng)把許多優(yōu)點(diǎn)集中到編譯器上，以致于它能產(chǎn)生非常高效的機(jī)器碼。 ? 錯(cuò)誤處理 一個(gè)好的程序與一個(gè)偉大的程序的區(qū)別就是其是否具有良好的錯(cuò)誤處理支持。但是，錯(cuò)誤處理只能與語言所支持的內(nèi)容相一致。在默認(rèn)情況下，不能捕獲 VBScript 中的錯(cuò)誤。 而 C++中的錯(cuò)誤處理比較好，這是因?yàn)橛?“ 異常處理 ” ，本章的后面部分將詳細(xì)介紹。只要此代碼不依 賴于外部的動(dòng)態(tài)鏈接庫 (DLL)， C++就可以在不需要安裝額外程序的情況下移動(dòng)到運(yùn)行同樣操作系統(tǒng)的其他機(jī)器和微處理器上，而移動(dòng) Java 程序時(shí)需要先安裝 Java 運(yùn)行期庫。例如統(tǒng)計(jì)庫和到老系統(tǒng)的 C 接口。他說明了 COM 規(guī)范是如何從 C++語言規(guī)律中產(chǎn)生出來的。某些語言不能利用所有的 COM 特征，而在C++中，幾乎可以使用所有的 COM 特征。 VC++由許多組件組成，包括編輯器、編譯器、調(diào)試器以及程序向?qū)?AppWizard、類向?qū)?ClassWizard 等開發(fā)工具。 VC++的原程序要求用 C++語言編寫，它支持面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法，并可以使用功能強(qiáng)華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 大的微軟基礎(chǔ)類庫 MFC（ Mirosoft foundation class），充分體現(xiàn)了 Mirosoft 公司的技術(shù)精華。 ? MFC 類庫是一個(gè)可以在應(yīng)用程序中事業(yè)的相互關(guān)聯(lián) C++類的集合。 MFC 作為一個(gè) Windows 編程類庫，它封裝了 Windows 的大部分編程對(duì)象以及他們的有關(guān)操作，它包含的功能涉及到整個(gè) Windows 操 作系統(tǒng)。該庫的主要優(yōu)點(diǎn)是效率高。當(dāng)是使用 MFC 時(shí)，你編寫的代碼是用來建立必要的用戶界面控制并定制其外觀。 ? MFC 的體系結(jié)構(gòu) MFC 作為一個(gè)文件的集合雖然龐大而又復(fù)雜，但它在結(jié)構(gòu)和邏輯上都是條理清晰的。 類是 MFC 中最 主要的內(nèi)容。從派生關(guān)系來看，可將MFC 中的類分成兩部分。幾乎每一個(gè)派生層次都與一個(gè)具體的 Windows 實(shí)例相對(duì)應(yīng)，如應(yīng)用程序類、文檔類、窗口類和視圖類等。 MFC 的基本宏提供以下功能：消息映射、運(yùn)行時(shí)對(duì)象類型服務(wù)、診斷服務(wù)、異常處理。 MFC 約定全局函數(shù)以 Afx 為前綴。 SQL SEVER 數(shù)據(jù)庫 SQL Server 是一項(xiàng)全面完整的數(shù)據(jù)庫與分析產(chǎn)品。 ? SQL Server 的客戶 /服務(wù)器體系結(jié)構(gòu) SQL Server 2021 的客戶 /服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)將多機(jī)共享數(shù)據(jù)庫集中保存在一個(gè)中央計(jì)算機(jī)中，用戶可在本地機(jī)中建立自己的客戶端軟件及客戶端數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。其執(zhí)行方式大體又可分兩類，一類是客戶端計(jì)算機(jī)華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 只接受用戶的輸入和控制對(duì)最終結(jié)果的顯示，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理全在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和程序服務(wù)器上被執(zhí)行，這被稱為瘦客戶機(jī)的方式。另一類，數(shù)據(jù)處理在客戶機(jī)與服務(wù)器雙方進(jìn)行，客戶端應(yīng)用程序建立對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的連接，在本地建立虛表（以遠(yuǎn)程視圖形式）也可建立部分實(shí)表，查詢并從遠(yuǎn)程取出數(shù)據(jù)傳送到客戶方，在客戶機(jī)中處理完畢再寫回并修改遠(yuǎn)程服務(wù)器中的數(shù)據(jù)。 從上述分析可見，比較理想的客戶 /服務(wù)器結(jié)構(gòu)包括三個(gè)重要的部分 —— 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及客戶端應(yīng)用程序。執(zhí)行前端應(yīng)用程序的工作站透過網(wǎng)絡(luò)與后端聯(lián)系。作為一個(gè)能訪問遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫的客戶端應(yīng)用程序一般應(yīng)有二個(gè)部分。 例如 VFP 和 SQL SERVER 的 SPT 方式（ SQL PassThrough）。 ? SQL Server 的基本組件 MSSQL Server 服務(wù)管理構(gòu)成 SQL Server 數(shù)據(jù)庫的全部文件，同時(shí)還負(fù)責(zé)處理 SQL Server 語句和分配系統(tǒng)資源。按 SQL Server 專用術(shù)語來說，作業(yè)是一種預(yù)定義的對(duì)象，由一步或多步組成，每一步包含一個(gè)定義好的數(shù)據(jù)函數(shù)，比如一個(gè) TransactSQL 語句或一組語句。通過設(shè)定，可以讓警報(bào)執(zhí)行多種任務(wù)，如運(yùn)行作業(yè)或者發(fā)送電于郵 件。 MSDTC 可以通過 SQL Server 數(shù)據(jù)庫引擎或直接由客戶機(jī)應(yīng)用程序激活。在 Windows 9x上，這些組件則是作為標(biāo)準(zhǔn)的可執(zhí)行程序來實(shí)現(xiàn)的。自從 SQL 產(chǎn)生以來，已經(jīng)被廣泛地采用。隨著 SQL 的廣泛應(yīng)用，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ ANSI 一）已經(jīng)將它標(biāo)準(zhǔn)化了。TransactSQL 與大多數(shù)的 ANSI SQL 標(biāo)準(zhǔn)兼容，但它提供幾種擴(kuò)展和增強(qiáng)功能。 TransactSQL 通常用于數(shù)據(jù)庫管理任務(wù)，如創(chuàng)建、刪除表和列，也可 以用 TransactSQL編寫觸發(fā)器和存儲(chǔ)過程，還可以用 TransactSQL來修改 SQL Server 的配置，或與 SQL Server的查詢分析器交互使用來執(zhí)行查詢語句。 SQL DDL 命令用于數(shù)據(jù)庫管理任務(wù)，如創(chuàng)建表和視圖。 SQL DCL用說于控制數(shù)據(jù)庫操作。 SQL Server 數(shù)據(jù)庫引擎負(fù)責(zé)處理到達(dá)的數(shù)據(jù)庫請(qǐng)求，并把相應(yīng)的結(jié)果反饋給客戶端系統(tǒng)。 SQL Server 數(shù)據(jù)庫引擎可在多線程內(nèi)核上創(chuàng)建，這樣在處理多個(gè)事務(wù)的時(shí)候可獲得較高的性能。對(duì) SMP 的支持允許分離任務(wù)，以便在每個(gè)處理器上同時(shí)運(yùn)行。 ②數(shù)據(jù)庫：每一個(gè) SQL Server 都包含了多個(gè)數(shù)據(jù)庫，其中每一個(gè)數(shù)據(jù)庫都通過一個(gè)或多個(gè)操作系統(tǒng)文件來維護(hù)。在缺省的情況下， SQL Server安裝過程創(chuàng)建了 4 個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫（ master、 model、 msdb 和 tempdb）和兩個(gè)用戶數(shù)據(jù)庫（ pubs和 Northwind）。 ③數(shù)據(jù)庫對(duì)象：每一個(gè) SQL Server 數(shù)據(jù)庫都包含了用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和組織的其他對(duì)象。 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 2 系統(tǒng)概論 設(shè)計(jì)“蓄冷空調(diào)逐時(shí)負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)”的意義 近幾年 來 ， 隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，空調(diào)及其他一些電器的普及， 國(guó)家電力 的 負(fù)擔(dān)變得 越來越 重。因?yàn)樗坏軠p輕國(guó)家電力負(fù)擔(dān) ，同時(shí)也能節(jié)約能源提高經(jīng)濟(jì)效益。 設(shè)計(jì)“蓄冷空調(diào)逐時(shí)負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)”的目的 如何有效的利用蓄 冷 空調(diào) ，確定第二天所需要的蓄冰量呢？ 這時(shí)，人們就非常希望能夠預(yù)測(cè)第二天 蓄冷空調(diào)的 負(fù)荷。這一點(diǎn)在蓄 冷 空調(diào)系統(tǒng)中尤為重要，因?yàn)槊刻焱砩闲畋康亩嗌賹⒅苯佑绊懙诙煺麄€(gè)系統(tǒng)的工作效率 ，并且是提高蓄 冷 空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑之一 。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的就是要使該蓄冷空調(diào)能隨某室內(nèi)的溫度變化而不斷地調(diào)整功率，使此室內(nèi)的溫度保持在一個(gè)范圍內(nèi)。 設(shè)計(jì)“蓄冷空調(diào)逐時(shí)負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)”要達(dá)到的功能要求 ① 從自控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)庫中分析每天每個(gè)小時(shí)的數(shù)據(jù)情況與蓄冷空調(diào)功率的規(guī)律。 ③ 根據(jù)這些數(shù)據(jù)規(guī)律，提供 當(dāng)前的外界參數(shù)及時(shí)間，計(jì)算出空調(diào)的當(dāng)前功率，并將其寫入數(shù)據(jù)庫。負(fù)荷曲線是與很多因素相關(guān)的一個(gè)非線性函數(shù)。 設(shè)計(jì)該系統(tǒng)所要解決的主要問題 負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng) 主要用到的是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的 BP 算法來實(shí)現(xiàn)對(duì)未來值的預(yù)測(cè)或當(dāng)前值的計(jì)算。為實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)，我們必 須要解決的問題是：要得到較精確的輸入層的閾值和權(quán)值、隱含層的閾值和權(quán)值以及輸出層的閾值和權(quán)值。 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 3 系統(tǒng)需求分析 系統(tǒng)目標(biāo) 該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能是：實(shí)現(xiàn)對(duì)未來一天外界環(huán)境參數(shù)和空調(diào)功率的預(yù)測(cè)以及當(dāng)前時(shí)刻根據(jù)外界環(huán)境參數(shù)對(duì)空調(diào)功率的計(jì)算。但負(fù)荷曲線是與很多因素相關(guān)的一個(gè)非線性函數(shù)。該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要運(yùn)用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的 BP 算法。 繪制出一個(gè)二十四小時(shí)的時(shí)序圖，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)未來 24 小時(shí)的外界參數(shù)和空調(diào)功率的預(yù)測(cè)。從而達(dá)到根據(jù) 外界環(huán)境參數(shù)對(duì)空調(diào)功率進(jìn)行計(jì)算的目的。 其他需求 用戶界面：該軟件采用窗口圖形界面，使用簡(jiǎn)單直觀。 此次設(shè)計(jì)的冰蓄冷空調(diào)逐時(shí)預(yù)測(cè)系統(tǒng)主要是依據(jù)外界的環(huán)境溫度和相對(duì)濕度來對(duì)蓄冷空調(diào)的輸出功率進(jìn)行預(yù)測(cè)和控制。通過將數(shù)據(jù)庫內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行 BP 算法的訓(xùn)練，不斷調(diào)整算法中各層的權(quán)值和閾值來達(dá)到要求的精度，從而精確預(yù)測(cè)未來一天的外界環(huán)境參數(shù)和空調(diào)輸出功率的情況。 在這里依據(jù)系統(tǒng)需求規(guī)分析說明書設(shè)計(jì)出軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，并對(duì)模塊接口進(jìn)行補(bǔ)充說明。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)的主要功能是使冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)能夠根據(jù)歷史的外界溫度、相對(duì)濕度與空調(diào)的功率規(guī)律來對(duì)未來一天的溫度、 相對(duì)濕度和功率進(jìn)行精確預(yù)測(cè)計(jì)算。 冰蓄冷空調(diào)逐時(shí)預(yù)測(cè)系統(tǒng) 的總體框架設(shè)計(jì)如圖 42 所示： 開始 進(jìn)入界面 —— 選擇軟件功能 計(jì)算當(dāng)天功率值 未來一天功率的預(yù)測(cè)曲線 查看預(yù)測(cè)的溫度相對(duì)濕度和功率的數(shù)據(jù) 查看歷史的外溫度相對(duì)濕度和功率數(shù)據(jù) 最近一星期的功率與外界參數(shù)的關(guān)系曲線圖 退出 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 圖 42 冰蓄冷空調(diào)負(fù)荷逐時(shí)預(yù)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 在完成系統(tǒng)基本功能的同時(shí)，該系統(tǒng)還提供了數(shù)據(jù)庫和顯示歷史數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比曲線的一些操作。 以下是 BP 算法模塊的 IPO 圖： 系統(tǒng)名稱：冰蓄冷空調(diào)負(fù)荷逐時(shí)預(yù)測(cè)系統(tǒng) 設(shè)計(jì)人：熊鳴暉 模塊名：算法模塊 日期： 模塊編號(hào)： 002 調(diào)用模塊：預(yù)測(cè)模塊、功率計(jì)算模塊 被調(diào)用模塊：數(shù)據(jù)庫模塊 輸入數(shù)據(jù)：時(shí)間日期、溫度、相對(duì)濕度、學(xué)習(xí)速率、誤差 輸出數(shù) 據(jù)：空調(diào)功率 處理： BP 算法的設(shè)計(jì)是該逐時(shí)預(yù)測(cè)系統(tǒng)的核心，也就是說 BP 算法設(shè)計(jì)的好壞決定了整個(gè)系統(tǒng)的所有功能是否能達(dá)到要求。為了直觀的了解該系統(tǒng)是否實(shí)現(xiàn)其功能，達(dá)到預(yù)期的要求。 開始 權(quán)值和閾值的初始化 將樣本進(jìn)行歸一化再提供給 BP 網(wǎng)絡(luò) 計(jì)算各層的輸入和輸出 更新學(xué)習(xí)輸入模式 計(jì)算各層的誤差 調(diào)整各層的權(quán)值和閾值 誤 差是 否小于 預(yù)定 誤差 學(xué)習(xí)結(jié)束 N Y 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 預(yù)測(cè)模塊設(shè)計(jì) 在對(duì)未來一天的溫度、相對(duì)濕度和空調(diào)功率的預(yù)測(cè)的設(shè)計(jì)過程中，主要是利用了數(shù)據(jù)庫中的十天的（準(zhǔn)確來講是最近 前十天的歷史數(shù)據(jù)，這里取數(shù)據(jù)庫內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)作為前十天的歷史數(shù)據(jù)）歷史溫度、相對(duì)濕度和空調(diào)功率值，分別對(duì)這十天的每一整點(diǎn)時(shí)刻的溫度進(jìn)行求平均值，并利用這一平均值通過 BP 學(xué)習(xí)算法計(jì)算出對(duì)應(yīng)的空調(diào)功率值。然后根據(jù)這些溫度、相對(duì)濕度、空調(diào)功率值大概描繪出未來一天的外界參數(shù)與功率規(guī)律的曲線，根據(jù)這一曲線，人們就可以大概了解未來一天溫度、相對(duì)濕度與空調(diào)功率的情況。 功率計(jì)算模塊設(shè)計(jì) 在對(duì)當(dāng)前外界溫度和相對(duì)濕度所對(duì)應(yīng)功率的計(jì)算設(shè)計(jì)過程中，也主要是使用了數(shù)據(jù)庫開始 結(jié)束 求前十天各個(gè)時(shí)刻溫度、相對(duì)濕度的平均值 對(duì)溫度和相對(duì)濕度歸一化，作為輸入樣本對(duì) 經(jīng)訓(xùn)練得到合理的權(quán)值、閾值的平均值 將訓(xùn)練后得到的權(quán)值、閾值放到 BP 算法中進(jìn)行計(jì)算 輸出對(duì)應(yīng)的溫度、相對(duì)濕度和空調(diào)功率值 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 中前十天的歷史溫度、相對(duì)濕度和空調(diào)功率值。再根據(jù)前十天的當(dāng)前時(shí)刻的權(quán)值和閾