软件开发中的抽象无意义。数据库
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抽象方法在数据库领域的应用。
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- 下载 2D 图表示例 - 453 KB
- 下载 3D 图表示例 - 137 KB
- 下载数据库+数字图像处理示例 - 367 KB
- 下载 NASA/IPAC 银河系外数据库示例 - 12.9 KB
有用链接
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- 软件开发中的抽象胡言乱语。实时
- Microsoft Visual Studio Express
- SQL Server Express
- Oracle Express Edition
- 范畴论
- NASA/IPAC 银河系外数据库
- 海帕克斯和泰可星表
1 简介。
本文是对我之前关于 常见问题 和 实时性 的文章的进一步发展。本文依赖于之前的文章。我的示例通过“序列化”的示例完成，其中数据集已序列化。使用这些示例不需要 SQL Server 数据库。
重要提示：演示解决方案包含 OracleTableProvider 项目。该项目旨在支持 Oracle 客户端。如果未安装 Oracle 客户端，则应从解决方案中排除 OracleTableProvider 项目。
2 背景
数据库域包含以下基本类型。
IDataSetProvider：此接口由任何提供DataSet的对象实现。IDataSetConsumer：此接口由任何使用DataSet的对象实现。DataSetArrow：此箭头的源（或目标）应实现IDataSetConsumer（或IDataSetProvider）接口。
以下代码包含这些基本类型。
/// <summary>
/// Provider of data set
/// </summary>
public interface IDataSetProvider
{
/// <summary>
/// Provided data set
/// </summary>
DataSet DataSet
{
get;
}
/// <summary>
/// Factory. This object can be null. It is not null for databases (SQL Server, Oracle, ...)
/// </summary>
IDataSetFactory Factory
{
get;
set;
}
/// <summary>
/// Change event
/// </summary>
event Action<DataSet> Change;
}
/// <summary>
/// Data set consumer
/// </summary>
public interface IDataSetConsumer
{
/// <summary>
/// Adds data set
/// </summary>
/// <param name="dataSet">Data set to add</param>
void Add(DataSet dataSet);
/// <summary>
/// Removes data set
/// </summary>
/// <param name="dataSet">Data set to remove</param>
void Remove(DataSet dataSet);
/// <summary>
/// Factory
/// </summary>
IDataSetFactory Factory
{
get;
set;
}
/// <summary>
/// Add event
/// </summary>
event Action<DataSet> OnAdd;
/// <summary>
/// Add event
/// </summary>
event Action<DataSet> OnRemome;
}
/// <summary>
/// Arrow between data set provider and data set consumer
/// </summary>
[SerializableAttribute()]
public class DataSetArrow : CategoryArrow, ISerializable, IRemovableObject
{
#region Fields
/// <summary>
/// Source
/// </summary>
protected IDataSetConsumer source;
/// <summary>
/// Target
/// </summary>
protected IDataSetProvider target;
#endregion
#region Constructors
/// <summary>
/// Default constructor
/// </summary>
public DataSetArrow()
{
}
/// <summary>
/// Deserialization constructor
/// </summary>
/// <param name="info">Serialization info</param>
/// <param name="context">Streaming context</param>
public DataSetArrow(SerializationInfo info, StreamingContext context)
{
}
#endregion
#region ISerializable Members
/// <summary>
/// ISerializable interface implementation
/// </summary>
/// <param name="info">Serialization info</param>
/// <param name="context">Streaming context</param>
public void GetObjectData(SerializationInfo info, StreamingContext context)
{
}
#endregion
#region ICategoryArrow Members
/// <summary>
/// The source of this arrow
/// </summary>
public override ICategoryObject Source
{
get
{
return source as ICategoryObject;
}
set
{
source = value.GetSource<IDataSetConsumer>();
}
}
/// <summary>
/// The target of this arrow
/// </summary>
public override ICategoryObject Target
{
get
{
return target as ICategoryObject;
}
set
{
target = value.GetTarget<IDataSetProvider>();
source.Factory = target.Factory;
source.Add(target.DataSet);
}
}
#endregion
#region IRemovableObject Members
/// <summary>
/// The post remove operation
/// </summary>
public void RemoveObject()
{
if (source != null & target != null)
{
if (target.DataSet != null)
{
source.Remove(target.DataSet);
}
}
}
#endregion
}
下图显示了这些基本对象的示例。
IPAC 是从 NASA/IPAC 银河系外数据库获取的数据集的提供者。Chart 是数据集的消费者。Link 是 DataSetArrow 类型的对象。数据集提供者与数据集消费者分离是 桥接模式 的一种实现，下图展示了不同的消费者如何与不同的提供者连接。
任何数据集提供者都可以被另一个提供者替换。以下 3 张图片分别代表从 Sql Server、Oracle 和序列化数据集中获取的相同数据集。
我的示例通过序列化数据集来完成，以实现自主性。
3 数据集提供者
3.1 数据库数据集
数据集可以从不同的数据库 (SQL Server、Oracle 等) 获取。在这种情况下，IDataSetProvider 的 Factory 属性不应为 null。此属性的类型为 IDataSetFactory。
/// <summary>
/// Factory for creating data set metatata from connection
/// </summary>
public interface IDataSetFactory
{
/// <summary>
/// Name of factory
/// </summary>
string FactoryName
{
get;
}
/// <summary>
/// Creates connection
/// </summary>
DbConnection Connection
{
get;
}
/// <summary>
/// Command
/// </summary>
DbCommand Command
{
get;
}
/// <summary>
/// Gets metadata data set from connection
/// </summary>
/// <param name="connection">The connection</param>
/// <returns>The metadata data set</returns>
DataSet GetData(DbConnection connection);
/// <summary>
/// Gets metadata data set from connection string
/// </summary>
/// <param name="connectionString">The connection</param>
/// <returns>The metadata data set</returns>
DataSet GetData(string connectionString);
/// <summary>
/// Data adapter
/// </summary>
IDbDataAdapter Adapter
{
get;
}
// Full code is contained in the source file
}
以下类图显示了上述接口的不同实现。
以下代码代表 SQL Server 和 Oracle 的此接口实现。
/// <summary>
/// Factory of SQL Server
/// </summary>
public class SQLServerFactory : IDataSetFactory
{
#region IDataSetFactory Members
/// <summary>
/// Name of factory
/// </summary>
string IDataSetFactory.FactoryName
{
get
{
return "SQL Server";
}
}
/// <summary>
/// Creates connection
/// </summary>
System.Data.Common.DbConnection IDataSetFactory.Connection
{
get
{
return new SqlConnection();
}
}
/// <summary>
/// Command
/// </summary>
System.Data.Common.DbCommand IDataSetFactory.Command
{
get
{
return new SqlCommand();
}
}
// Full code is contained in the source file
#endregion
}
/// <summary>
/// Oracle data set factory
/// </summary>
public class OracleFactory : IDataSetFactory
{
public static readonly OracleFactory Singleton = new OracleFactory();
private OracleFactory()
{
}
#region IDataSetFactory Members
/// <summary>
/// Creates connection
/// </summary>
public System.Data.Common.DbConnection Connection
{
get
{
return new OracleConnection();
}
}
/// <summary>
/// Command
/// </summary>
public System.Data.Common.DbCommand Command
{
get
{
return new OracleCommand();
}
}
// Full code is contained in the source file
#endregion
}
3.2 文件数据集
DataSet 类是可序列化的。SavedDataProvider 仅序列化数据集。以下代码代表其实现。
/// <summary>
/// Data provider from xml
/// </summary>
[Serializable()]
public class SavedDataProvider : CategoryObject, ISerializable, IDataSetProvider
{
#region Fields
/// <summary>
/// Data set
/// </summary>
protected DataSet dataSet = new DataSet();
/// <summary>
/// Change event
/// </summary>
protected Action<DataSet> change = (DataSet ds) => { };
#endregion
#region Ctor
/// <summary>
/// Default Constructor
/// </summary>
public SavedDataProvider()
{
}
/// <summary>
/// Deserialization constructor
/// </summary>
/// <param name="info">Serialization info</param>
/// <param name="context">Streaming context</param>
protected SavedDataProvider(SerializationInfo info, StreamingContext context)
{
dataSet = info.Deserialize<DataSet>("DataSet");
}
#endregion
#region ISerializable Members
/// <summary>
/// ISerializable interface implementation
/// </summary>
/// <param name="info">Serialization info</param>
/// <param name="context">Streaming context</param>
public virtual void GetObjectData(SerializationInfo info, StreamingContext context)
{
info.Serialize<DataSet>("DataSet", dataSet);
}
#endregion
#region IDataSetProvider Members
DataSet IDataSetProvider.DataSet
{
get { return dataSet; }
}
IDataSetFactory IDataSetProvider.Factory
{
get
{
return null;
}
set
{
}
}
event Action<DataSet> IDataSetProvider.Change
{
add { change += value; }
remove { change -= value; }
}
#endregion
#region Members
/// <summary>
/// Sets Data set
/// </summary>
/// <param name="dataSet"></param>
public void Set(DataSet dataSet)
{
this.dataSet = dataSet;
change(dataSet);
}
#endregion
}
4.3 外部数据集
数据集可以从不同来源获取。例如，数据集可以从 NASA/IPAC 银河系外数据库获取。我为此目的开发了 ExternalDataSetProvider 类。
/// <summary>
/// External data set provider
/// </summary>
[Serializable()]
public class ExternalDataSetProvider : SavedDataProvider, IChildrenObject
{
#region Fields
/// <summary>
/// Factory of data set
/// </summary>
IDataSetPoviderFactory factory;
/// <summary>
/// Type name of factory
/// </summary>
string factoryType;
/// <summary>
/// Url
/// </summary>
string url = "";
IAssociatedObject[] children = new IAssociatedObject[1];
#endregion
#region Ctor
/// <summary>
/// Constructor from type of child object
/// </summary>
/// <param name="factoryType">Type of factory</param>
public ExternalDataSetProvider(string factoryType)
{
this.factoryType = factoryType;
CreateFactory();
}
/// <summary>
/// Deserialization constructor
/// </summary>
/// <param name="info">Serialization info</param>
/// <param name="context">Streaming context</param>
protected ExternalDataSetProvider(SerializationInfo info, StreamingContext context)
: base(info, context)
{
factoryType = info.GetString("Factory");
url = info.GetString("Url");
CreateFactory();
}
#endregion
#region ISerializable Members
/// <summary>
/// ISerializable interface implementation
/// </summary>
/// <param name="info">Serialization info</param>
/// <param name="context">Streaming context</param>
public override void GetObjectData(SerializationInfo info, StreamingContext context)
{
base.GetObjectData(info, context);
info.AddValue("Factory", factoryType);
info.AddValue("Url", url);
}
#endregion
#region IChildrenObject Members
IAssociatedObject[] IChildrenObject.Children
{
get { return children; }
}
#endregion
#region Private Members
/// <summary>
/// Creates factory
/// </summary>
void CreateFactory()
{
Type t = Type.GetType(factoryType);
if (t != null)
{
// Constructor of child object
ConstructorInfo c = t.GetConstructor(new Type[0]);
factory = c.Invoke(new object[0]) as IDataSetPoviderFactory;
dataSet = factory.GetData(this.url);
factory.Change += (string url) =>
{
if (this.url.Equals(url))
{
return;
}
this.url = url;
dataSet = factory.GetData(url);
change(dataSet);
};
children[0] = factory as IAssociatedObject;
}
}
#endregion
上面的代码需要一些注释。该类包含一个 IDataSetPoviderFactory 类型的子对象 factory。子对象与其父对象一起被序列化。它通过其类型名称创建。以下代码代表 IDataSetPoviderFactory 类型。
/// <summary>
/// Factory of data set provider
/// </summary>
public interface IDataSetPoviderFactory
{
/// <summary>
/// Name
/// </summary>
string Name
{
get;
}
/// <summary>
/// Gets data
/// </summary>
/// <param name="url">Url</param>
/// <returns>Data</returns>
DataSet GetData(string url);
/// <summary>
/// Change event
/// </summary>
event Action<string> Change;
}
此类型的对象提供必要的数据集。以下代码提供了此接口的实现。
namespace Nasa.Ipac.Extragalactic
{
/// <summary>
/// Data Provider
/// </summary>
[Diagram.UI.Attributes.Url("http://ned.ipac.caltech.edu/forms/nearposn.html")]
public class DataProvider : CategoryObject, IDataSetPoviderFactory, IUrlConsumer, IUrlProvider
{
#region Fields
private event Action<string> changeData = (string url) => { };
private DataSet dataSet = new DataSet();
private string url = "";
private Action<string> changeUrlConsumer = (string url) => { };
private Action<string> changeUrlProvider = (string url) => { };
#endregion
#region IDataSetPoviderFactory Members
string IDataSetPoviderFactory.Name
{
get { return "NASA/IPAC Extragalactic Database"; }
}
DataSet IDataSetPoviderFactory.GetData(string url)
{
UpdateData(url);
return dataSet;
}
event Action<string> IDataSetPoviderFactory.Change
{
add { changeData += value; }
remove { changeData -= value; }
}
#endregion
#region IUrlConsumer Members
string IUrlConsumer.Url
{
set
{
UpdateData(value);
}
}
event Action<string> IUrlConsumer.Change
{
add { changeUrlConsumer += value; }
remove { changeUrlConsumer -= value; }
}
#endregion
#region IUrlProvider Members
string IUrlProvider.Url
{
get { return url; }
}
event Action<string> IUrlProvider.Change
{
add { changeUrlProvider += value; }
remove { changeUrlProvider -= value; }
}
#endregion
#region Private Members
void UpdateData(string url)
{
if (url == null)
{
return;
}
if (!url.Equals(this.url))
{
DataTable dt = url.GetDataTable();
this.url = url;
dataSet = new DataSet();
dataSet.Tables.AddRange(new DataTable[] { dt });
changeData(url);
}
}
#endregion
}
}
namespace Nasa.Ipac.Extragalactic.Data
{
/// <summary>
/// Gets data from NASA Astrogalactic website
/// </summary>
public static class StaticExtensionNasaIpacExtragalacticData
{
#region Public Members
/// <summary>
/// Gets data table from http://ned.ipac.caltech.edu/forms/nearposn.html
/// </summary>
/// <param name="url">Url</param>
/// <returns>Data Table</returns>
static public DataTable GetDataTable(this string url)
{
DataTable table = new DataTable();
lock (ob)
{
/// Web request
WebRequest req = WebRequest.Create(url);
WebResponse resp = req.GetResponse();
List<string> l = new List<string>();
// reads data
using (TextReader reader = new StreamReader(resp.GetResponseStream()))
{
return reader.GetDataTable();
}
}
}
/// <summary>
/// Gets data table from reader
/// </summary>
/// <param name="reader">Reader</param>
/// <returns>Data table</returns>
public static DataTable GetDataTable(this TextReader reader)
{
// Full code is contained in the source file
}
#endregion
}
}
下图解释了与 NASA/IPAC 银河系外数据库的互操作性
4 插件的使用
4.1 业务逻辑
很明显，NASA/IPAC 银河系外数据库是一个非常特殊的组件。因此，它应该实现为 插件。我的软件的所有插件都已在 XML 文件中描述。
<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<Root>
<Assemblies>
<Assembly file="Nasa.Ipac.Extragalactic.Data.dll"/>
<Assembly file="Nasa.Ipac.Extragalactic.dll"/>
</Assemblies>
<Page pageName="Web databases" pageHint="Databaes obtained by Web">
<Object icon="Containers\NED.ico"
type="DataSetService.ExternalDataSetProvider,DataSetService, Version=1.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=null"
param="Nasa.Ipac.Extragalactic.DataProvider,Nasa.Ipac.Extragalactic, Version=1.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=null"
hint="Extragalactic" arrow="false" />
</Page>
</Root>
上面的 XML 意味着应用程序应该加载以下附加库
Nasa.Ipac.Extragalactic.Data.dllNasa.Ipac.Extragalactic.dll
Page 标签负责以下选项卡页面。
Object 标签负责一个按钮。icon 属性对应按钮的图标，type 属性对应对象的类型。param 属性对应一种对象类型。此类型的含义取决于上下文。此属性可由 反射 使用，如下所示。
if (kind.Length > 0) // Kind or additional parameter
{
// Searches constructor from string
ConstructorInfo ci = t.GetConstructor(new System.Type[] { typeof(string) });
if (ci != null)
{
// Creates an object
ICategoryObject ob = ci.Invoke(new object[] { kind }) as ICategoryObject;
return ob; // returns the object
}
}
ExternalDataSetProvider 具有以下字符串构造函数
/// <summary>
/// Constructor from type of child object
/// </summary>
/// <param name="factoryType">Type of factory</param>
public ExternalDataSetProvider(string factoryType)
{
this.factoryType = factoryType;
Type t = Type.GetType(factoryType);
if (t != null)
{
// Constructor of child object
ConstructorInfo c = t.GetConstructor(new Type[0]);
factory = c.Invoke(new object[0]) as IDataSetPoviderFactory;
}
}
因此，以下 XML 代码
<Object
type="DataSetService.ExternalDataSetProvider,DataSetService, Version=1.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=null"
param="Nasa.Ipac.Extragalactic.DataProvider,Nasa.Ipac.Extragalactic, Version=1.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=null" />
意味着以下 C# 代码
new DataSetService.ExternalDataSetProvider(new Nasa.Ipac.Extragalactic.DataProvider())
但是，还有其他类型的含义，例如，如下所示。
/// <summary>
/// Creates object the corresponds to button
/// </summary>
/// <param name="button">The button</param>
/// <returns>Created object</returns>
public override ICategoryObject CreateObject(IPaletteButton button)
{
string kind = button.Kind; // Kind of the object
Type type = button.ReflectionType;
if (type.IsSubclassOf(typeof(Camera)))
{
return factory.NewCamera();
}
if (type.Equals(typeof(Motion6D.SerializablePosition)))
{
object ob = factory.CreateObject(kind); // Usage of the kind
if (ob != null)
{
SerializablePosition pos = new SerializablePosition();
pos.Parameters = ob;
if (ob is IPositionObject)
{
IPositionObject po = ob as IPositionObject;
po.Position = pos;
}
return pos;
}
}
return null;
}
4.2 功能的自动扩展
如果您的计算机上安装了 Oracle 客户端，并且您想在我的框架中使用它。您只需将 OracleTableProvider.dll 放在应用程序目录中。排除 OracleTableProvider.dll 只会减少功能。以下函数搜索所有实现 IDataSetFactory 接口的对象
/// <summary>
/// Initialization of database drivers
/// </summary>
/// <param name="path">Path of drivers</param>
void Initialize(string path)
{
// Gets all database drivers from this directory
IEnumerable<IDataSetFactory> en = path.GetInterfaces<IDataSetFactory>();
List<string> l = new List<string>();
foreach (IDataSetFactory f in en)
{
factories[f.FactoryName] = f; // Dictinary of drivers
}
List<string> ln = new List<string>(factories.Keys);
ln.Sort();
names = ln.ToArray(); // Ordered names of drivers
}
其中 GetInterfaces 如下所示。
/// <summary>
/// Gets interfaces
/// </summary>
/// <typeparam name="T">Interface type</typeparam>
/// <param name="directory">Directory</param>
/// <returns>Interface objects</returns>
public static IEnumerable<T> GetInterfaces<T>(this string directory) where T : class
{
string[] fn = Directory.GetFiles(directory, "*.dll"); // Dll files
Assembly[] ass = AppDomain.CurrentDomain.GetAssemblies(); // Current domain assemblies
List<string> l = new List<string>();
foreach (Assembly a in ass) // Looking for objects in loaded assemblies
{
l.Add(a.Location);
IEnumerable<T> en = a.GetInterfaces<T>();
foreach (T t in en)
{
yield return t;
}
}
foreach (string f in fn) // Looking for objects in directory
{
if (!l.Contains(f))
{
IEnumerable<T> en = Assembly.LoadFile(f).GetInterfaces<T>();
foreach (T t in en)
{
yield return t;
}
}
}
}
/// <summary>
/// Gets interfaces from assembly (Searching of driver assembly)
/// </summary>
/// <typeparam name="T">Interface type</typeparam>
/// <param name="assembly">Assembly</param>
/// <returns>Interface objects</returns>
public static IEnumerable<T> GetInterfaces<T>(this Assembly assembly) where T : class
{
Type[] types = new Type[0];
try
{
types = assembly.GetTypes(); // Assembly types
}
catch (Exception)
{
}
string st = typeof(T).FullName; // Interface full name
foreach (Type t in types)
{
Type ti = t.GetInterface(st); // Gets interface
if (ti == null)
{
continue;
}
FieldInfo fi = t.GetField("Singleton"); // Gets Singleton field
if (fi != null)
{
yield return fi.GetValue(null) as T; // yeild Singleton
}
}
}
4.3 用户界面
尽管我的框架不知道 Nasa.Ipac.Extragalactic.DataProvider 类型，但我的框架提供了该对象的属性编辑器。用户界面包含两个选项卡页面。
Data table 页面对应 ExternalDataSetProvider 类型的父对象。Data source 页面对应以下类的两个子对象。
namespace Nasa.Ipac.Extragalactic
{
///
/// Data Provider
///
[Diagram.UI.Attributes.Url("http://ned.ipac.caltech.edu/forms/nearposn.html")] // Initial url
public class DataProvider : CategoryObject, IDataSetPoviderFactory, IUrlConsumer, IUrlProvider
{
// Implemetation ...
}
[Diagram.UI.Attributes.Url("http://ned.ipac.caltech.edu/forms/nearposn.html")] 负责 Search 选项卡页面，IUrlConsumer、IUrlProvider 接口负责 Result 选项卡页面。
第一个页面负责常量 URL，第二个页面对应更改的 URL。以下代码代表子用户界面的创建。
// Searching of additional control
object o = factory.GetAdditionalFeature<IUrlConsumer>(provider as IAssociatedObject);
if (o is Control) // Additional control
{
form = new FormExternalData(this.GetRootLabel(), o as Control);
return;
}
o 对象用作 FormExternalData 上的子选项卡页面。GetAdditionalFeature 函数如下所示。
/// <summary>
/// Gets additional feature
/// </summary>
/// <typeparam name="T">Feature type</typeparam>
/// <param name="factory">User interface factory</param>
/// <param name="obj">Obj</param>
/// <returns>Feature</returns>
static public object GetAdditionalFeature<T>(this IUIFactory factory, IAssociatedObject obj)
{
IUIFactory f = factory;
IUIFactory p = factory.Parent;
if (p != null)
{
f = p;
}
if (obj == null)
{
return null;
}
if (obj is T)
{
return f.GetAdditionalFeature<T>((T)obj);
}
if (obj is IChildrenObject) // If object has children
{
IAssociatedObject[] ao = (obj as IChildrenObject).Children;
foreach (IAssociatedObject aa in ao) // Searches additional feature among children
{
object ob = GetAdditionalFeature<T>(f, aa);
if (ob != null)
{
return ob;
}
}
}
return null;
}
以下代码代表 IUIFactory 接口实现的 GetAdditionalFeature。
/// <summary>
/// Gets additional feature
/// </summary>
/// <typeparam name="T">Feature type</typeparam>
/// <param name="obj">Object</param>
/// <returns>Feature</returns>
public override object GetAdditionalFeature<T>(T obj)
{
if (!typeof(T).Equals(typeof(IUrlConsumer)))
{
return null;
}
IUrlConsumer c = obj as IUrlConsumer;
UserControls.UserControlUrl uc = new UserControls.UserControlUrl();
if (c is IUrlProvider)
{
uc.Set(c as IUrlProvider);
}
uc.Set(c);
return uc;
}
上面的代码意味着如果子对象实现了 IUrlConsumer 接口，则编辑器表单将包含一个 UserControlUrl 类型的控件。因此，用户界面是从接口自动构建的。
5. 低内聚
我的软件包含很多库。然而，这一事实促进了 低内聚，这一事实带来了很多好处。例如，Nasa.Ipac.Extragalactic.Data.dll 提供了数据集的创建，但这个库与我的框架完全独立。因此，这个库可以很容易地集成到其他应用程序中。Nasa.Ipac.Extragalactic.dll 是 Nasa.Ipac.Extragalactic.Data.dll 和我的框架之间的桥梁。内聚有许多级别。例如，在 我的一项项目 中，我使用了 地球大气从地面到太空的经验性全局模型 (NRLMSISE-00) 源代码。这段代码不是面向对象的。我开发了一个面向对象的包装器，因为我想同时使用多个大气计算副本。下表代表了 5 个内聚级别。
| 信号强度 | 名称 | 依赖项 | 功能 | 用法 |
| 1 | Msise C++ 类 | 否 | 大气参数的计算 | 任何支持 C++ 的平台 |
| 2 | MSISEAtmosphere.dll 管理的 C++ 项目 | .NET | .NET 包装器（桥梁），用于 Msise | 任何支持 .NET 的平台 |
| 3 | DynamicAtmosphere.MSISE.dll C# 项目 | .NET，BaseTypes.dll | 先前项目的包装器，支持不同的 物理单位 | 任何支持 .NET 的平台 |
| 4 | DynamicAtmosphere.MSISE.Wrapper.dll C# 项目 | .NET，我的框架 | 我的框架与大气计算之间的桥梁 | 我的框架 |
| 5 | DynamicAtmosphere.MSISE.Wrapper.UI.dll C# 项目 | .NET，System.Windows.Forms，我的框架 | System.Windows.Forms 用户界面，用于大气计算 | 我的框架配备了 System.Windows.Forms 用户界面 |
您可以从我的 文章 下载此代码。
6 数据集消费者
6.1 数据集的统计选择
在我之前的文章中，我考虑了 统计学。数据集可以用作 统计数据集。我的软件使用两种统计分析方案，如下所述。
6.1.1 加载完整选择
此方案意味着一次性加载选择。
处理器将 **计算出的参数** 与 **选择** 进行比较，计算残差，然后校正 **回归参数**。以下示例显示了数据集在非线性回归中的应用。
Data 是 StatementWrapper 类型的对象，它实现了 IDataSetProvider 接口并封装了 SQL 查询。Data 的属性如下所示。
此对象使用 SQL Server 并执行以下查询
SELECT x.x, y.y, z.z, f1.f1, f2.f2 FROM f1, f2, x, y, z WHERE x.Id = f1.Idx AND y.Id = f1.Idy AND z.Id = f1.Idz AND f1.Idx = f2.Idx AND f1.Idy = f2.Idy AND f1.Idz = f2.Idz
结果是它提供了一个数据集。SQL Server 数据集可以被 Oracle 数据集替换，如 上面 所示。DS 链接将 IDataSetProvider 与 IDataSetConsumer 关联起来。Selection 是 DataSetSelection 类型的对象。此类型也实现了 IMeasurements 和 IStructuredSelectionCollection。IMeasurements 是 信息流 的接口。Selection 对象的输出对应于数据表列。
该表包含 1000 行，所有 5 列均为 **Double** 类型，因此 **Selection** 返回五个 Double[1000]“类型”的对象。这些对象被 **Formula** 使用。
Formula 对象执行向量函数的 分量式 计算。IStructuredSelectionCollection 是 统计领域 的接口。Selection 对象提供 5 个统计选择，对应于数据表的 5 列。Stat 箭头是 SelectionLink 类型的对象，此处 描述了该对象。箭头对应于统计领域。Regression 对象的属性如下所示。
这些属性具有以下含义。我们想找到 **Formula** 中 a、b、c、d、g 的值，使得 Formula_1、Formula_2 分别逼近选择 Table_f1 和 Table_f2。下图代表了逼近前后的参数值。
6.1.2 迭代方案
有时，前一种方案需要巨大的 随机存取存储器，因为它会同时加载所有数据。迭代方案分步迭代加载参数。
迭代器提供数据选择。y 是拟合方程的 **左侧**。**Transformation** 对应于非线性函数 f，并生成拟合模型的 **左侧**。**Processor** 协调所有操作并校正 **Regression parameters**。下图代表了这个模型。
Data 对象与 6.1.1 中的相同，Iterator 是以下 DataSetIterator 类型。
/// <summary>
/// Iterator obtained from data set
/// </summary>
[Serializable()]
public class DataSetIterator : CategoryObject, ISerializable, IIterator, IDataSetConsumer, IMeasurements
{
// Code is contained in the source file
}
此类型实现 IIterator 接口。
/// <summary>
/// Iterator
/// </summary>
public interface IIterator
{
/// <summary>
/// Resets itself
/// </summary>
void Reset();
/// <summary>
/// Go to next and false otherwise
/// </summary>
/// <returns>True if has next and</returns>
bool Next();
}
该接口的实现如下所示。
/// <summary>
/// Reference to a table row
/// </summary>
protected DataRow[] rowreference = new DataRow[] { null };
#region IIterator Members
void IIterator.Reset()
{
current = 0;
rowm[0] = table.Rows[0];
}
bool IIterator.Next()
{
if (table == null)
{
return false;
}
++current;
if (current >= table.Rows.Count)
{
return false;
}
row = table.Rows[current];
rowreference[0] = row;
return true;
}
#endregion
因此，该类逐行迭代数据表，并引用不同的行。行的引用实现为数组（此处）。引用用于通过以下方式实现 IMeasure 接口。
/// <summary>
/// Measurement from data row
/// </summary>
class RowMeasure : IMeasure
{
string name;
object type;
DataRow[] row;
int ordinal;
Func<object> par;
internal RowMeasure(string name, object type, DataRow[] row, int ordinal)
{
this.name = name;
this.type = type;
this.row = row;
this.ordinal = ordinal;
par = Get;
}
#region IMeasure Members
Func<object> IMeasure.Parameter
{
get { return par; }
}
string IMeasure.Name
{
get { return name; }
}
object IMeasure.Type
{
get { return type; }
}
#endregion
#region Private Members
object Get()
{
return row[0][ordinal];
}
#endregion
上面的代码意味着行中的元素被用作测量值。Iterator 作为 IMeasurement 被 **Formula** 使用，**Formula** 的属性如下所示。
此示例的公式与 前一个示例的公式 一致，但参数类型不一致。这里 x、y 和 z 是 Double 类型的参数，在前一个示例中它们是 Double[1000]“类型”的参数。因此，这些公式返回两个 Double 类型的参数，之前的公式返回两个 Double[1000]“类型”的参数。**Processor** 对象的属性如下所示。
上图意味着我们想定义 Formula 中 a、b、c、d、d 的值，使得 Formula_1（或 Formula 的 Formula_2）逼近 Iterator 的参数 f1（或 f2）。结果与 前一个示例 的结果一致，但它不需要大量的 随机存取存储器。
6.2 2D 图表
下图包含赫罗图，取自 http://www.astro.uni-bonn.de/~deboer/sterne/hrdtxt.html 。
上图与我的框架提供的图类似。
Data 执行到 Hipparcos 数据库的 SQL 查询。
Formula 提供必要的计算，特别是它计算恒星的 绝对星等。Color 是 DrawSeries 类型的对象。Color 的属性如下所示。
这意味着 2D 指示的 X、Y 坐标分别对应于 **Formula** 的 Formula_2、Formula_1。指示点的颜色和大小由 **Formula** 的 Forlula_3、...、Forlula_6 定义。数据库可以被替换为 Internet 数据，下图显示了 NASA/IPAC 银河系外数据库的应用。
但是，如果数据表包含大量行，则 Internet 数据库的应用会变得有问题。2D 指示图可以扩展如下。
现在我们除了指示外还有回归。Filer 是 FormulaFilterIterator 类的对象，它实现了 IIterator。该对象用于数据过滤。该对象的属性如下。
过滤器条件是以下 3 个条件的 逻辑合取
- x>ay 表示视差误差超过视差误差的三倍；
- z< b 表示视差不超过 b（b=1000）；
- |c + v - kz|< d 表示对象属于允许域，如下所示。
属于允许域的恒星被近似为 3 次多项式，如下所示。
Regression 提供必要的公式。
6.3 3D 图表 + 6D 运动学
下图配有电影，显示了具有 6D 运动学的 3D 图表。
Stars 是 PositionCollectionData 类型的对象，该对象的属性如下所示。
这些属性与 2D 图表的属性 类似。其他组件提供以下操作。
6.4 数据库 + 数字图像处理 + 统计。
在我以前的文章中，我描述了 将 2D 图像用作统计数据集 的应用。与此数据集和数据库数据集的比较使我们能够估计物理参数。下图解释了这个样本。
此样本可用于 导航。任务算法如下。
此方案的左侧包含图像处理。右侧代表星表的使用。桥梁比较两者，结果是我们获得了航天器姿态参数。让我们详细考虑。
6.4.1 图像处理
假设设备提供以下天体图像。
该图像包含干扰信息。我们需要进行过滤以排除它。非局部数字图像处理用于此目的。处理方案如下。
该方案包含设备提供的 **初始图像**（源图像）。小的正方形提供了必要的数学运算。结果是我们得到了 **过滤后的图像**（过滤结果）。两张图片如下。
下图解释了过滤算法。
如果我们有 9 个连续的白色像素，我们将用一个黑色像素替换它们。所有其他像素都是白色的。过滤结果使我们能够获得黑色像素的 X 和 Y 坐标。然后将这些数字与星表进行比较。Stat 组件从 **Filtered image** 中提取这些数字。
6.4.2 数据库的应用
星表存储在数据库中。可以通过 SQL 查询提取必要的信息。
查询语句如下。
++++++++++++++
SELECT RAdeg, DEdeg FROM hip_main WHERE RAdeg > @RAMIN AND RAdeg < @RAMAX AND DEdeg > @DEMIN AND DEDeg < @DEMAX AND BTmag > @BTMIN ORDER BY RAdeg
++++++++++++++
此语句的含义如下。首先，我们考虑一个有限的天空区域。 赤纬 和 赤经 属于小区间。其次，我们只考虑那些 星等 超过给定常数的恒星（在本例中，常数为 9）。查询结果提供了以下图表。
我们想将此图表与过滤后的图像进行比较。此操作需要一组数学变换。完整变换方案如下。
这些变换的基本特征是欧几里得变换。
参数 a、b 和 
是未知的。比较星表和过滤后的图像可以帮助我们确定这些参数。使用这些参数，我们可以确定航天器的姿态。