[发明专利]用于求解高中数学求值题的知识图谱及其构建和求解方法

权利要求书

1.一种用于求解高中数学求值题的知识图谱，其特征在于，包括：多个节点和连接所述多个节点的有向边；

通过所述多个节点和连接所述多个节点的有向边组成有向图结构；

所述多个节点包括对象节点、操作节点和约束节点，用于表示和描述一种数学对象、操作和约束；

所述有向边包括继承型边和数据流型边，用于表示两个节点之间的继承关系和数据流关系。

2.根据权利要求1所述的用于求解高中数学求值题的知识图谱，其特征在于，

所述数学对象是有数学定义、若干个属性，可以作为所述操作的输入类型或输出类型以及所述约束的输入类型、并且可以创建符合定义的具体实例的一种抽象对象；

所述操作是由多个所述数学对象的实例作为输入，一个所述数学对象的实例作为输出的数学计算步骤，表示由多个数学对象的实例经过操作得出一个新实例；

所述约束包含描述型约束和非描述型约束，所述描述型约束是对多个所述数学对象的实例的一种限制型描述，所述非描述型约束包括数学方程、不等式和取值限制。

3.根据权利要求1所述的用于求解高中数学求值题的知识图谱，其特征在于，

所述知识图谱中的所有对象节点中存储对象名、实例模板、关键属性集和对象约束集；

其中，所述对象名存储该对象节点所表示的数学对象的名称，所述实例模板存储数学对象的实例的结构，所述关键属性集存储数学对象的所有关键属性，所述对象约束集存储数学对象关键属性间的所有非描述型约束。

4.根据权利要求1所述的用于求解高中数学求值题的知识图谱，其特征在于，

所述知识图谱中的所有操作节点中存储多个输入对象节点、一个输出节点和一个包含多个符号计算步骤并输出某个数学对象的一个实例的计算机代码块；

其中，每个输入对象节点表示该操作的一个操作实例所属的数学对象，输出节点表示该操作的输出实例所述的数学对象，计算机代码块表示该操作的具体步骤。

5.根据权利要求1所述的用于求解高中数学求值题的知识图谱，其特征在于，

所述知识图谱中的所有约束节点存储约束节点对应的描述型约束的描述、多个输入对象节点和一个包含多符号计算步骤并输出的一个包含多个符号计算步骤并输出多个非描述性约束计算机代码块；

其中，每个输入对象表示该约束的一个输入实例所属的数学对象，计算机代码块表示约束完成转化的具体步骤。

6.根据权利要求1所述的用于求解高中数学求值题的知识图谱，其特征在于，

所述继承型边表示其对应的两个数学对象X和Y之间存在的一般和特殊的关系，存储两个对象节点和一个输入为X数学对象的实例且输出真或假的计算机代码块，当计算机代码块输出为真时，表示当前实例可以被分配给更特殊的Y数学对象；

所述数据流型边表示两个节点之间的数据流向，存在于一个对象节点到一个操作节点、一个操作节点到一个对象节点或一个对象节点到一个约束节点之间。

7.一种构建权利要求1所述的知识图谱的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101，获取多个数学题目作为数据源；

S102，在所述数据源中提取数学对象、操作和约束；

S103，根据提取出的数学对象、操作和约束分别创建对象节点、操作节点和约束节点；

S104，创建数据流型边和继承型边；

S105，通过所述数据流型边和所述继承型边对所述对象节点、所述操作节点和所述约束节点进行连接，输出知识图谱。