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儿童膳食营养评估系统 技术研究报告 目 录 第一章 研究内容及其关键技术 1 1.1 概述 1 1.2 项目研究内容介绍 1 1.3 关键技术介绍 1 1.3.1 K均值聚类算法 1 1.3.2 序列化和反序列化对象传输机制 2 1.3.3 JSON数据格式 2 1.3.4 前端开发工具包Bootstrap 2 1.3.5 轻量级Web应用容器Tomcat 2 1.3.6 服务器小程序Servlet 2 1.4 本章小结 3 第二章 儿童膳食营养评估系统设计 4 2.1 概述 4 2.2 概要设计 4 2.2.1 功能模块划分 4 2.2.2 系统交互时序 5 2.2.3 数据格式规范 6 2.3 详细设计 7 2.3.1 数据预处理设计 7 2.3.2 食物有哪些信誉好的足球投注网站设计 9 2.3.3 饮食管理设计 10 2.3.4 饮食评估建议设计 13 2.3.5 饮食修复设计 15 2.4 本章小结 16 第三章 儿童膳食营养评估系统实现 17 3.1 概述 17 3.2 实现环境 17 3.3 数据预处理实现 17 3.4 系统功能实现 25 3.4.1 食物有哪些信誉好的足球投注网站实现 25 3.4.2 饮食管理实现 25 3.4.3 饮食评估建议实现 27 3.4.4 饮食修复实现 30 3.5 前端界面实现 30 3.6 本章小结 31 第四章 儿童膳食营养评估系统测试 32 4.1 概述 32 4.2 测试环境 32 4.3 数据预处理结果验证 32 4.4 功能测试 34 4.4.1 食物有哪些信誉好的足球投注网站模块测试 34 4.4.2 饮食管理模块测试 35 4.4.3 饮食评估建议模块测试 36 4.4.4 饮食修复模块测试 37 4.4 本章小结 38 参考文献 39 第一章 研究内容及其关键技术 1.1 概述 本章说明项目研究的主要内容，并对将会在项目中用到关键技术进行概要介绍，包括：K均值聚类算法[1]，序列化与反序列化对象传输机制[2]，JSON数据格式[3]，前端开发工具包Bootstrap[4]，轻量级Web应用容器Tomcat[5]，服务器小程序Servlet[6]。为后续儿童膳食营养评估建议系统的设计和实现奠定基础。 1.2 项目研究内容介绍 目前，在儿童营养健康方面，家长主要通过网络，电视，书籍等媒介从研究儿童营养健康的专家处获得建议，尽管建议具有指导意义并有广泛的适用性，但是对于单个儿童来说缺少针对性，也不利于对指定儿童营养情况的掌握。此外，专家给出的建议大多集中在两个角度，其中一个角度是给出建议食物种类和数量，另一角度则是给出儿童每日所需要摄取的每种营养元素含量。这两类建议在准确性和可实施性上各有一定缺陷，针对于这种情况，确定了项目研究的主要内容。 本课题的主要研究内容是：结合针对儿童合理膳食方面的两类建议的优点，设计并实现一个儿童膳食营养评估建议系统，以数值的形式准确评估儿童膳食营养健康情况，并以数据挖掘中的聚类算法为基础，设计出一个算法，以达到针对目前儿童饮食营养情况给出合理建议的目的。该课题研究的主要工作内容可划分成两个方面： 针对与食物中所含营养元素数据进行以数据挖掘技术为基础的数据预处理，同时设计实现出一类算法，以根据儿童营养健康的评估结果给出建议食用的食物。 在数据预处理和研究确定了算法的基础上完成整个系统功能的设计与实现。 1.3 关键技术介绍 1.3.1 K均值聚类算法 聚类[7]是将物理或抽象对象的集合分成相似的对象类的过程。K均值算法是一种经典的，应用广泛的基于距离的划分式[8]聚类算法，具有高效，简洁的特点。能够在设定聚类个数的前提下，随机选取数据中心，计算其他数据到中心的距离，重新聚合成簇，并确定新的中心，通过不断迭代，最终得到指定个数的类。 具体算法描述如下：首先从n个数据中任意选择k个元素作为初始的簇中心，按照一定距离函数，将剩余的n-k个数据划分到最近的簇中，接着根据距离函数计算每个簇中数据的属性平均值，确定新的簇中心，按照新的簇中心重新将剩余数据划分到簇中，当簇中心不再变化的时候，聚类完成。 尽管K均值聚类算法需要在算法开始之前确定簇的个数，但是它的优点在于简单，高效。尤其是执行和收敛过程较快的特点，使得K均值算法得到了广泛的应用。 1.3.2 序列化和反序列化对象传输机制 在计算机中，数据是以二进制的形式进行传输的。因此传输数据前，发送方需要将对象先序列化为字节序列后才能进行传送，而接收方在收到字节序列后通过反序列化得到原始的对象。序列化就是将对象转化为字节序列的过程，而从字节序列中恢复对象的过程就是反序列化。序列化和反序列化能够实现对象传递，并加强对象的持久性和程序的可维护性。这样可以简化存储和数