【数据库系统课件】olap及其多维数据分析

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1、OLAP及其多维数据分析国防科技大学系统工程与数学系陈元陈文伟   联机分析处理（OLAP）的概念最早是由关系数据库之父E.F.Codd于1993年提出的。当时，Codd认为联机事务处理(OLTP）已不能满足终端用户对数据库查询分析的需要，SQL对大数据库进行的简单查询也不能满足用户分析的需求。用户的决策分析需要对关系数据库进行大量计算才能得到结果，而查询的结果并不能满足决策者提出的需求。因此Codd提出了多维数据库和多维分析的概念，即OLAP。一、OLAP的概念　　根据OLAP产品的实际应用情况和用户对

2、OLAP产品的需求，人们提出了一种对OLAP更简单明确的定义，即共享多维信息的快速分析。（1）快速性　　用户对OLAP的快速反应能力有很高的要求。系统应能在5秒内对用户的大部分分析要求做出反应。如果终端用户在30秒内没有得到系统响应就会变得不耐烦，因而可能失去分析主线索，影响分析质量。对于大量的数据分析要达到这个速度并不容，因此就更需要一些技术上的支持，如专门的数据存储格式、大量的事先运算、特别的硬件设计等。（2）可分析性　　OLAP系统应能处理与应用有关的任何逻辑分析和统计分析。尽管系统需要事先编程，但

3、并不意味着系统已定义好了所有的应用。用户无需编程就可以定义新的专门计算，将其作为分析的一部分，并以用户理想的方式给出报告。用户可以在OLAP平台上进行数据分析，也可以连接到其他外部分析工具上，如时间序列分析工具、成本分配工具、意外报警、数据开采等。（3）多维性　　多维性是OLAP的关键属性。系统必须提供对数据分析的多维视图和分析，包括对层次维和多重层次维的完全支持。事实上，多维分析是分析企业数据最有效的方法，是OLAP的灵魂。（4）信息性　　不论数据量有多大，也不管数据存储在何处，OLAP系统应能及时获得

4、信息，并且管理大容量信息。这里有许多因素需要考虑，如数据的可复制性、可利用的磁盘空间、OLAP产品的性能及与数据仓库的结合度等。二、OLAP的多维数据概念　　多维结构是决策支持的支柱，也是OLAP的核心。OLAP展现在用户面前的是一幅幅多维视图。1．维　　假定某某是个百货零售商，有一些因素会影响他的销售业务，如商品、时间、商店或流通渠道，更具体一点，如品牌、月份、地区等。对某一给定的商品，也许他想知道该商品在哪个商店和哪段时间的销售情况。对某一商店，也许他想知道哪个商品在哪段时间的销售情况。在某一时间，也

5、许他想知道哪个商店哪种产品的销售情况。因此，他需要决策支持来帮助制定销售政策。　　这里，商店、时间和产品都是维。各个商店的集合是一维，时间的集合是一维，商品的集合是一维。维就是相同类数据的集合，也可以理解为变量。而每个痰辍⒚慷问奔洹⒚恐稚唐范际悄骋晃囊桓龀稍薄Ｃ扛鱿凼率涤梢桓鎏囟ǖ纳痰辍⑻囟ǖ氖奔浜吞囟ǖ纳唐纷槌伞?/font>　　维有自己固有的属性，如层次结构（对数据进行聚合分析时要用到）、排序（定义变量时要用到）、计算逻辑（是基于矩阵的算法，可有效地指定规则）。这些属性对进行决策支持是非常有用的。

6、2．多维性　　人们很容易理解一个二维表(如通常的电子表格)，对于三维立方体同样也容易理解。OLAP通常将三维立方体的数据进行切片，显示三维的某一平面。如一个立方体有时间维、商品维、收入维，其图形很容易在屏幕上显示出来并进行切片。但是要加一维（如加入商店维），则图形很难想象，也不容易在屏幕上画出来。要突破三维的障碍，就必须理解逻辑维和物理维的差异。OLAP的多维分析视图就是冲破了物理的三维概念，采用了旋转、嵌套、切片、钻取和高维可视化技术，在屏幕上展示多维视图的结构，使用户直观地理解、分析数据，进行决策支持

7、。三、OLAP的多维数据结构　　数据在多维空间中的分布总是稀疏的、不均匀的。在事件发生的位置，数据聚合在一起，其密度很大。因此，OLAP系统的开发者要设法解决多维数据空间的数据稀疏和数据聚合问题。事实上，有许多方法可以构造多维数据。1．超立方结构　　超立方结构（Hypercube）指用三维或更多的维数来描述一个对象，每个维彼此垂直。数据的测量值发生在维的交叉点上，数据空间的各个部分都有相同的维属性。　　这种结构可应用在多维数据库和面向关系数据库的OLAP系统中，其主要特点是简化终端用户的操作。　　超立方结

8、构有一种变形，即收缩超立方结构。这种结构的数据密度更大，数据的维数更少，并可加入额外的分析维。2．多立方结构　　在多立方结构（Multicube）中，将大的数据结构分成多个多维结构。这些多维结构是大数据维数的子集，面向某一特定应用对维进行分割，即将超立方结构变为子立方结构。它具有很强的灵活性，提高了数据（特别是稀疏数据）的分析效率。　　一般来说，多立方结构灵活性较大，但超立方结构更易于理解。终端用户更容易接近超立方结构，它可以