Многомерное представление данных (статья)
Многомерное представление данных
Помимо стандартных компонентов отображения данных в VCL Delphi имеются дополнительные компоненты, которые позволяют представлять данные в виде кросстаба. При этом заставить работать кросстаб с двумя и более полями почти так же просто, как и обычный компонент TDBGrid. Эти компоненты расположены на странице Decision Cube Палитры компонентов.
Кросстабом называется такое табличное представление данных, которое имеет переменную структуру по горизонтали и вертикали. Причем обозначения столбцов по вертикали и строк по горизонтали соответствуют значениям полей набора данных. В ячейках кросстаба содержатся не данные, а суммарные значения для двух полей, которые пересекаются в этой ячейке.
Понятие кросстаба
Обычная таблица данных имеет строго заданное число столбцов, причем каждый столбец всегда предназначен для представления данных из одного поля. Для кросстаба число и назначение столбцов зависит от значений какого-либо поля. Число строк в кросстабе не равно числу строк в таблице БД, а также зависит от значений какого-либо поля. В ячейках кросстаба всегда располагается суммирующая информация по значениям полей горизонтали и вертикали .
Создать подобную двумерную структуру отображения данных при помощи обычных компонентов со страницы Data Controls Палитры компонентов очень непросто и хлопотно.
Пример кросстаба
В общем случае горизонтальную и вертикальную структуры кросстаба могут составлять несколько полей одновременно, которые сгруппированы относительно более общих полей.
Для создания наборов данных, которые можно представить в виде кросстаба, используются запросы SQL с применением группирующего оператора GROUP BY и агрегатных функций. Если обратиться к топологическим аналогиям, то набор данных такого запроса представляет собой многомерный гиперкуб, каждая сторона которого соответствует одному полю набора данных.
Для дальнейшего изложения необходимо ввести еще одно понятие. Совокупность строк или колонок, имеющих отношение к одному полю набора данных, будем называть размерностью. Размерность представляет собой виртуальную плоскость, которая рассекает многомерный куб данных параллельно какой-либо стороне этого куба. Компоненты многомерного представления данных как раз предназначены для того, чтобы визуализировать это n-мерное сечение.
Переходя от пространственных моделей к наборам данных, можно сказать, что размерность представляет собой совокупность значений какого-либо поля в кросстабе относительно других полей.
Взаимосвязь компонентов многомерного представления данных
При создании в приложении формы для многомерного представления данных следует помнить, что при этом обязательно должны решаться следующие задачи:
| · | должен быть создан группирующий и суммирующий запрос SQL, обеспечивающий открытие набора данных для кросстаба; |
| · | перед отображением данных необходимо настроить параметры размерностей кросстаба; |
| · | непосредственный показ данных в кросстабе; |
| · | работающий кросстаб должен эффективно управляться на уровне размерностей. |
Для создания запроса SQL можно использовать компонент TDecisionQuery или обычный компонент TQuery.
Запрос должен быть связан с компонентом TDecisionCube, который осуществляет подготовку набора данных запроса к многомерному показу.
Для соединения многомерного набора данных с компонентом отображения данных используется компонент TDecisionSource — полный функциональный аналог TDataSource. Этот компонент, в свою очередь, должен связываться и с набором данных, и с инструментом многомерного представления данных.
Непосредственный показ многомерного набора данных проводится при помощи компонентов TDecisionGrid и TDecisionGraph. Они должны поддерживать соединение с компонентом TDecisionSource.
Наконец, управление многомерным представлением данных реализует компонент TDecisionPivot, он также должен быть связан с компонентом TDecisionSource.
Допустим, что на форме расположены следующие компоненты:
| · | TDecisionQuery по имени DecisionQuery1; |
| · | TDecisionCube по имени DecisionCubel; |
| · | TDecisionSource по имени DecisionSourcel; |
| · | TDecisionGrid по имени DecisionGrid1; |
| · | TDecisionPivot по имени DecisionPivotl. |
Как связать компоненты многомерного представления данных
TBecisionCube
DataSet=DecisionQuery1 Определяет компонент доступа к данным, который создает набор данных
TDecisionSource
DecisionCube=DecisionCubel Указывает на компонент формирования многомерного набора данных
TDecisionGrid
DecisionSource=DecisionSourcel Ссылается на компонент TDecisionSource
TDecisionPivot
DecisionSource= DecisionSourcel Ссылается на компонент TDecisionSource
Если задать текст запроса SQL и открыть набор данных, то вся цепочка заработает, причем ее поведение ничем не отличается от поведения во время выполнения приложения.
Теперь, когда мы узнали, как объединить компоненты многомерного представления данных в единую систему, настало время более подробно изучить возможности каждого компонента.
Подготовка набора данных
Компоненты многомерного представления данных работают со специально созданным и подготовленным набором данных. Эта работа выполняется специальным компонентом доступа к данным — TDecisionQuery. Его непосредственным предком является компонент TQuery.
Набор данных формируется при помощи запроса, который основан на стандартном синтаксисе SQL 92. Для обеспечения работы многомерного представления данных запрос должен удовлетворять ряду требований.
1. В тексте запроса должны присутствовать только те поля, которые разработчик хочет показать в компонентах многомерного представления данных.
2. Поля запроса должны быть сгруппированы при помощи оператора GROUP BY.
3. Запрос должен содержать агрегатные функции, которые определяют вид
информации, отображаемой в ячейках кросстаба.
Компонент TDecisionQuery должен только обеспечить выполнение запроса и создание набора данных, он не имеет никаких дополнительных свойств или методов. Поэтому для создания набора данных можно использовать и обычный компонент TQuery. Преимущество компонента TDecisionQuery состоит в том, что он имеет специализированный редактор для создания текста запроса (рис. 30.2). Он вызывается командой Decision Query Editor из всплывающего меню компонента или двойным щелчком на компоненте. Элементы управления страницы Dimensions/Summaries позволяют создавать текст запроса, манипулируя именами полей таблиц. Псевдоним базы данных выбирается в комбинированном списке Database. После этого в списке Table задается нужная таблица. Если в запросе требуется использовать несколько таблиц, то для их выбора можно воспользоваться утилитой SQL Builder, которая вызывается щелчком на одноименной кнопке.
Специализированный редактор компонента TDecisionQuery
Из списка доступных полей при помощи кнопок Add требуемые поля можно перенести в список полей — размерностей Dimensions и список суммирующих полей Summaries. Поля из этих списков используются при создании запроса.
Запрос формируется автоматически при работе с описанными элементами управления. Текст запроса доступен для просмотра и редактирования на странице SQL Query.
Подготовка набора данных к многомерному представлению осуществляется компонентом TDecisionCube. Его основная задача — создание размерностей для многомерной структуры данных на основе каждого поля набора данных. Для каждой размерности в компоненте можно задать ряд параметров, которые определяют ее поведение и внешний вид.
Компонент TDecisionCube формирует размерности при открытии набора данных, причем созданное многомерное представление данных полностью работоспособно уже во время разработки. Для этого достаточно присвоить свойству Active Компонентов TDecisionQuery или TQuery значение True. После этого любой визуальный компонент многомерного представления начинает работать так же, как и во время выполнения.
Компонент TDecisionCube также позволяет управлять использованием памяти многомерного представления данных. Дело в том, что при добавлении к многомерному представлению новой размерности объем занимаемой памяти возрастает в арифметической прогрессии. Поэтому возможность ограничения размеров используемой памяти особенно актуальна для больших наборов данных.
Все основные настройки компонента выполняются при помощи специализированного редактора свойства DecisionMap
Специализированный редактор свойства DecisionMap компонента TDecisionCube
Для настроек размерностей используется страница Dimension Settings этого редактора. В расположенном слева списке Available Fields содержатся все поля набора данных. В элементах управления справа приведены параметры размерности для выбранного поля.
В однострочном редакторе Display Name задается название поля, которое будет присутствовать в визуальных компонентах многомерного просмотра.
Неактивный список выбора Туре показывает, является ли поле основой для размерности или суммы.
Список выбора Active Type определяет, когда данные поля появляются в визуальных компонентах. Его элементы обозначают следующее:
Active — данные поля видны сразу после открытия формы и набора данных во время выполнения или сразу после открытия набора данных во время разработки;
AS Needed — данные поля становятся видны после выполнения пользователем во время выполнения или разработчиком во время разработки действий по отображению данных;
inactive — данные поля не видны.
Однострочный редактор Format содержит строку форматирования для данных поля.
Комбинированный список Grouping необходим для того, чтобы определить, какие значения будут показаны. Варианты Year, Quarter, Month возможны только для полей с календарным типом данных.
Однострочный редактор Initial Value задает начальное значение для поля.
Страница Memory Control используется для управления расходом памяти для нужд компонента. Однострочные редакторы Dimensions, Summaries и Cells в ряду Maximum позволяют задать максимальное число размерностей, сумм и ячеек, соответственно.
Специализированный редактор свойства DecisionMap компонента TDecisionCube
Аналогичные значения в ряду Current показывают текущее число этих структур.
Аналогичные значения в ряду Active+Needed показывают общее возможное число размерностей, сумм и ячеек.
Значения в ряду Active показывают число видимых размерностей сумм и ячеек.
Кнопка Get Cell Counts выполняет запрос, который возвращает число ячеек в кросстабе.
Группа радиокнопок Designer Data Options задает режим показа данных во время разработки:
Display Dimension Names — отображаются только названия размерностей;
Display Names and Values — отображаются названия размерностей и значения;
Display Names, Values, and Totals — отображаются названия, значения и суммы размерностей;
Run Time Display Only — визуализация данных осуществляется только во время выполнения.
Подготовленный к использованию для многомерного отображения набор данных необходимо связать с визуальными компонентами. Это делается при помощи компонента TDecisionSource. Через один такой компонент с набором данных можно связать несколько визуальных компонентов (см. табл. 30.1).
Кроме этого, компонент TDecisionSource позволяет разработчику установить общие для всех связанных с ним визуальных компонентов многомерного представления данных настройки отображения данных.
Компонент TDecisionQuery
Компонент доступа к данным TDecisionQuery предназначен для создания набора данных, который был бы пригоден для многомерного представления. Для создания набора данных используется запрос SQL. Требования к запросу приведены выше.
Этот компонент является прямым наследником компонента TQuery и не имеет собственных свойств и методов. Для создания запросов можно воспользоваться специализированным редактором, который автоматизирует этот процесс.
Компонент TDecisionCube
Компонент TDecisionCube осуществляет преобразование набора данных, который содержится в компоненте TDecisionQuery, к виду, доступному для отображения визуальными компонентами многомерного представления данных (табл. 30.2). Обычную таблицу набора данных компонент преобразует в многомерный кросстаб. Число размерностей создаваемого кросстаба зависит от числа полей данных набора данных. Значения в ячейках кросстаба зависят от типа агрегатной функции в запросе SQL.
property Active: Boolean; Разрешает или запрещает преобразование набора данных в кросстаб
property BinData: Boolean; Значение True означает, что хотя бы одна размерность находится в свернутом состоянии (данные не отображаются)
property Capacity: Integer; Определяет число байтов, используемых для хранения многомерного массива
property CurrentSuramary: Integer; Содержит индекс текущей суммы кросстаба
property DataSet: TDataSet; Ссылка на экземпляр набора данных, который отображается в кросстабе
type TCubeDesignState = (dsNoData, dsMetaData, dsDimensionData, dsAHData);
property DesignState: TCubeDesignState; Задает режим отображения данных в кросстабе:
dsNoData — во время разработки данные не видны;
dsMetaData — видны названия размерностей;
dsDimensionData — видны названия размерностей и значения, суммы не видны;
dsAHData — видны все данные
property DimensionCount: Integer; Возвращает число размерностей
property DimensionMap: TCubeDims; Индексированный список ссылок на объекты параметров размерностей
property DimensionMapCount: Integer; Общее число полей набора данных, включая поля размерностей и сумм
property MaxCells: Integer; Задает максимальное число ячеек кросстаба
property MaxDimensions: Integer;
Задает максимальное число размерностей
property MaxSummaries: Integer; Задает максимальное число сумм
property ShowProgressDialog: Boolean; При значении True при подготовке кросстаба отображается индикатор
property SummaryCount: Integer; Возвращает число активных сумм кросстаба
function GetDetailSQL (ValueArray : TSmalllntArray; SelectList: string; bActive: Boolean) : string; Возвращает текст запроса SQL, который может быть использован для создания набора данных, включающего данные из кросстаба без сумм
function GetSQL(ValueArray: TSrralllntArray; bActive: Boolean): string;
Возвращает текст запроса SQL, который может быть использован для создания набора данных, включающего данные из кросстаба без сумм
procedure ShowCubeDialog;
Вызывает специализированный редактор компонента
procedure Refresh (DimensionMap : TCubeDims; bForce: Boolean); Обновляет список объектов параметров размерностей
type TCubeRefreshEvent = procedure (DataCube: TCustomDataStore; DimMap: TCubeDims) of object;
property OnRefresh: TCubeRefreshEvent; property AfterClose: TCubeNotifyEvent; Вызывается сразу после закрытия компонента (Active := False)
property AfterOpen: TCubeNotifyEvent; Вызывается сразу после открытия компонента (Active := False)
property BeforeClose: TCubeNotifyEvent ;Вызывается перед закрытием компонента (Active := False)
property BeforeOpen: TCubeNotifyEvent; Вызывается перед открытием компонента (Active := False)
TErrorAction = (eaFail, eaContinue) ;
TCapacityErrorEvent = procedure (var EAction: TErrorAction) of object;
property OnLowCapacity: TCapacityErrorEvent ;
Вызывается после того, как занимаемый кросстабом объем памяти превысит заданный предел
При помощи методов GetDetailsQL и GetSQL можно получить тексты запросов, которые возвращают набор данных, соответствующий кросстабу с заданным параметрами состояниями. Массив vaiueArray содержит условия для полей размерностей. Первой размерности соответствует первый элемент массива, второй размерности — второй элемент и т. д. Если значение элемента меньше нуля, то в результат запроса попадают все значения поля размерности. Значение элемента, равное или больше нуля, определяет индекс значения поля размерности. Параметр selectList содержит разделенный запятыми список дополнительных полей, которые нужно включить в запрос. Параметр bActive накладывает дополнительное ограничение на размерности. При значении True в результат запроса автоматически (без использования параметра selectList) попадают только активные размерности.
Ключевым свойством компонента является свойство DecisionMap, которое позволяет установить параметры размерностей и максимальный размер используемой памяти. Для этих целей применяется специализированный редактор (см. рис. 30.4).
Это свойство представляет собой экземпляр класса TCubeDims, который инкапсулирует индексированный список экземпляров объектов TCubeDim, каждый из которых содержит информацию о параметрах одной размерности. Основные свойства этого класса:
type TActiveFlags = (diActive, diAsNeeded, dilnactive);
property ActiveFlag: TActiveFlags;
Определяет режим отображения данных размерности
property BaseName: string;
Содержит имя поля размерности в таблице базы данных
property BinFormat: string;
Определяет способ форматирования диапазона значений размерности
type TBinType = (binNone, binYear, binQuarter, binMonth, binSet, binCustom) ;
property BinType: TBinType;
Определяет способ группирования данных в размерности
type TDimFlags = (dimDimension, dimSum, dimCount, dimAverage, dimMin, dimMax, dimGenericAgg, dimUnknown) ;
property DimensionType: TDimFlags ;
Определяет тип размерности
property FieldName: String; Содержит имя поля в наборе данных
property FieldType: TFieldType; Определяет тип поля
property Format: String; Задает форматирование данных размерности
property Loaded: Boolean; Значение True говорит о том, что данный элемент загружен в многомерный набор данных
property StartDate: TDate;Определяет начальный элемент для группировки по дате
property StartValue: String;Определяет начальный элемент : для группировки по значению
property ValueCount: Integer;Возвращает число уникальных элементов в размерности
Компонент TDecisionSource
Компонент TDecisionSource предназначен для связывания визуальных компонентов многомерного представления с компонентом TDecisionCube (табл. 30.4). Кроме того, за счет возможности подключения к этому компоненту нескольких визуальных компонентов одновременно, при изменении состояния одного визуального компонента осуществляется синхронизация многомерного представления во всех остальных компонентах.
От набора данных в визуальные компоненты передаются данные, обратно транслируются команды пользователя по управлению многомерным представлением данных.
Основные свойства компонента TDecisionSource
type TDecisionControlType= (xtCheck, xtRadio, xtRadioEx) ;
property ControlT ype: TDecisionControlType;
Определяет способ управления отдельной размерностью в компоненте TDecisionGrid
property CurrentSum: Integer;
Содержит индекс текущей суммы в компоненте TDecisionGrid
property DecisionCube: TDecisionCube;
Связывает данный компонент с компонентом TDecisionCube. Содержит ссылку на экземпляр компонента TDecisionCube
property Ready: Boolean;
Значение True означает, что данный компонент связан с активным компонентом TDecisionCube
property SparseCols: Boolean;
При значении True из компонента TDecisionGrid удаляются пустые колонки
property SparseRows: Boolean;
При значении True из компонента TDecisionGrid удаляются пустые строки
Компонент имеет средства для управления состоянием многомерного представления в визуальных компонентах. Для этого используется свойство ControlType. Рассмотрим его возможные значения:
xtcheck — щелчок на кнопках размерности в компонентах TDecisionGrid и TDecisionPivot приводит к открытию или закрытию размерности;
xtRadio — щелчок на кнопках размерности в компонентах TDecisionGrid и TDecisionPivot приводит к открытию или закрытию данной размерности и закрытию всех остальных в этом направлении;
xtRadioEx — щелчок на кнопках размерности в компонентах TDecisionGrid и TDecisionPivot приводит к открытию или закрытию данной размерности и закрытию или открытию всех остальных размерностей в этом направлении.
Отображение данных
При работе с кросстабом пользователь имеет дело с двумя визуальными компонентами многомерного представления данных. Это компонент TDecisionGrid, который представляет данные в табличном виде, и компонент TDecisionGraph, который представляет данные в виде графика.
С компонентом TDecisionCube они связаны при помощи компонента TDecisionSource.
Данные в визуальных компонентах появляются после открытия набора данных в соответствующем компоненте TDecisionQuery. Причем эти компоненты полностью работоспособны уже во время разработки приложения.
Компонент TDecisionGrid
Компонент TDecisionGrid предназначен для многомерного представления данных в табличном виде. Параметры отображаемого набора данных (какие размерности будут видны при открытии, как группировать данные, как управлять размерностями) настраиваются при помощи других компонентов многомерного представления. В компоненте TDecisionGrid можно настроить только свойства самой сетки.
Для управления графиком во время выполнения можно использовать компонент TDecisionPivot.
Компонент TDecisionGrid является предком класса TCustomGrid и поэтому обладает всеми базовыми свойствами и методами, присущими сетке.
Для доступа к значению каждой ячейки используется свойство cells. Адресация ячеек осуществляется с левой верхней ячейки, которая имеет индексы [0,0].
Свойство Dimensions является экземпляром объекта TDisplayDims, который инкапсулирует индексированный список указателей на экземпляры объектов TDispiayDim. Каждый такой объект содержит важнейшие визуальные свойства размерностей. При щелчке на кнопке в однострочном редакторе свойства в Инспекторе объектов разворачивается список всех таких объектов.
Компонент TDecisionGraph
Компонент TDecisionGraph создает график на основе многомерного представления набора данных. Конкретный вид графика (назначение горизонтальной и вертикальной осей) зависит от настроек компонентов TDecisionCube и TDecisionPivot. По умолчанию к оси абсцисс привязывается первая вертикальная размерность, к оси ординат — первая сумма. Первая горизонтальная размерность отображается в легенде графика.
Одним из предков компонента TDecisionGraph является класс TChart, от которого унаследованы все многочисленные свойства и методы для настройки графика.
Для подключения к графику набора данных используется свойство
property DecisionSource: TDecisionSource;
которое ссылается на экземпляр компонента источника данных.
Сразу после подключения автоматически строится график с осями, заданными по умолчанию.
Для управления графиком во время выполнения можно использовать компонент TDecisionPivot.
Управление данными
Несомненное преимущество многомерного представления данных в том, что пользователь может легко изменить взаимное положение размерностей одной стороны между собой и переносить размерности с горизонтали на вертикаль и обратно. Для того чтобы сделать размерность видимой или невидимой, пользователю достаточно щелкнуть на кнопке.
Взаимное положение и расположение размерностей по сторонам кросстаба никак не связано с местом полей в запросе компонента TDecisionQuery.
Все операции по управлению многомерным представлением сосредоточены в одном компоненте — TDecisionPivot (см. рис. 30.2). В некоторой степени это аналог компонента TDBNavigator, только TDecisionPivot управляет не записями набора данных, а размерностями многомерного представления данных.
Этот компонент подключается к общей цепочке компонентов многомерного представления данных через компонент TDecisionSource. Поэтому любые действия с компонентом TDecisionPivot немедленно отражаются во всех визуальных компонентах, которые также подключены к этому экземпляру TDecisionSource.
Компонент TDecisionPivot
Компонент TDecisionPivot предоставляет пользователю средства управления размерностями многомерного представления данных. В стандартном состоянии компонент представляет собой панель, разделенную на три части (табл. 30.6). Каждая часть имеет собственный набор кнопок.
Левая часть имеет единственную кнопку, щелчок на которой позволяет сделать выбор суммирующего поля из развернувшегося списка. Элементы списка соответствуют вычисляемым полям с использованием агрегатных функций из запроса соответствующего компонента TDecisionQuery.
Выбор поля приводит к изменению значений в ячейках кросстаба. Например, выбор поля с функцией зим изменит значения в ячейках на суммы полей, поле с функцией COUNT произведет подсчет количества элементов в полях.
Средняя часть панели предназначена для размещения кнопок, соответствующих горизонтальным размерностям.
Правая часть панели используется для кнопок, соответствующих вертикальным размерностям.
Кнопка в нажатом состоянии показывает размерность. Одновременно отображается и общая сумма по размерности.
Размерности можно менять местами и перемещать с вертикали на горизонталь и обратно. Для этого можно выбрать команду Moved to Column Area из всплывающего меню кнопки. Во время выполнения можно использовать обычное перетаскивание кнопок при помощи мыши.
Всплывающее меню кнопки размерности имеет еще одну команду — Drilled In. По этой команде размерность переходит в режим детального просмотра по каждому значению поля. Конкретное значение можно выбрать из списка, который открывается при щелчке на кнопке. В этом случае суммы в ячейках кросстаба рассчитываются не по всей размерности, а только по выбранному значению.