專利名稱：科學(xué)公式可視化編輯的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及科學(xué)公式，特別涉及科學(xué)公式的可視化編輯系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
目前，最常用的公式編輯器是office軟件中采用的Microsoft EquationEditor微軟公式編輯器。該編輯器方便用戶錄入公式，但是存在著以下的不足。
(1)在該編輯器中編輯好的公式做為一個(gè)OLE(對(duì)象鏈接和嵌入)嵌入對(duì)象整合到其他支持OLE標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序中，以O(shè)LE方式嵌入宿主文檔，可以任意縮放，帶來(lái)整篇文檔的公式格式不統(tǒng)一，影響了整篇文檔的版式。而且運(yùn)用OLE方式該公式不具有跨平臺(tái)性。
(2)該編輯器中只能輸入固定的一些數(shù)學(xué)符號(hào)，不具有擴(kuò)展性，而用戶需要輸入的不僅包括數(shù)字公式，還需要化學(xué)、物理等方面的公式，需要進(jìn)一步擴(kuò)大公式編輯器的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種公式可跨平臺(tái)并且不可任意縮放的科學(xué)公式的可視化編輯方法及系統(tǒng)。
本發(fā)明的次要目的在于提供科學(xué)公式自動(dòng)排版的科學(xué)公式的可視化編輯方法及系統(tǒng)。
本發(fā)明提供了一種公式可視化編輯系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括輸入界面模塊，用于提供標(biāo)準(zhǔn)的公式元件和輸入公式窗口的用戶界面，接收從用戶輸入的公式，并將所述信息傳給數(shù)據(jù)層模塊；數(shù)據(jù)層模塊，用于接收從輸入界面模塊傳送的公式將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)XML標(biāo)記存儲(chǔ)在文件中，當(dāng)接收到公式排版顯示指令時(shí)，將存儲(chǔ)在文件中的XML標(biāo)記轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的對(duì)象類的形式；排版顯示模塊，用于接收從數(shù)據(jù)層模塊傳送來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行排版顯示。
所述輸入界面模塊中還包括類創(chuàng)建模塊，用于創(chuàng)建所述公式元件的公式元件類和對(duì)輸入公式進(jìn)行處理的窗口類。
所述公式元件包括數(shù)學(xué)公式符號(hào)、物理電器符號(hào)、化學(xué)符號(hào)、化學(xué)結(jié)構(gòu)式、化學(xué)反應(yīng)式。
一種公式可視化編輯方法，該方法包括(一)提供標(biāo)準(zhǔn)的公式元件和輸入公式窗口的用戶界面，接收從外設(shè)輸入的公式，并將所述信息傳給數(shù)據(jù)層模塊；(二)數(shù)據(jù)層模將所述輸入的公式轉(zhuǎn)換成相應(yīng)XML標(biāo)記存儲(chǔ)在文件中，當(dāng)接收到公式排版顯示指令時(shí)，將存儲(chǔ)在文件中的XML標(biāo)記轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的對(duì)象類的形式；(三)接收從數(shù)據(jù)層模塊傳送來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行排版顯示。
步驟(一)之前還包括創(chuàng)建公式元件類和對(duì)輸入公式進(jìn)行處理的窗口類。
步驟(三)包括排版步驟，(1)當(dāng)輸入新的單式元，計(jì)算所述單式元的寬度、高度；(2)擴(kuò)展所述單式元所在的子式的寬高尺寸、位置；
(3)根據(jù)子式的變化，查找所有該子式的其他每一個(gè)鄰式，調(diào)整鄰式的位置；(4)調(diào)整所述子式的父式的尺寸、位置；(5)將所述的父式作為新輸入，重復(fù)步驟(1)至(4)，直到所述父式為公式體。
所述步驟(三)包括顯示步驟，(1)定位，顯示本式字符、符號(hào)；(2)查找該本式的每個(gè)子公式部件，進(jìn)入子式；(3)重復(fù)步驟(1)-(2)，直到?jīng)]有子式可進(jìn)入為止。
開(kāi)發(fā)跨平臺(tái)的公式組件，不僅可以運(yùn)行于開(kāi)發(fā)工具本身環(huán)境內(nèi)，而且可以運(yùn)行于支持組件技術(shù)的開(kāi)發(fā)工具環(huán)境內(nèi)和網(wǎng)絡(luò)上。比面向單一開(kāi)發(fā)工具開(kāi)發(fā)的組件更有優(yōu)勢(shì)。每一個(gè)公式輸入窗口為一個(gè)公式組件對(duì)象，并且在系統(tǒng)中內(nèi)建立這些對(duì)象的數(shù)據(jù)的組織方式，使公式可以做為一個(gè)整體來(lái)設(shè)定，對(duì)公式能進(jìn)行統(tǒng)一的屬性設(shè)定。例如統(tǒng)一設(shè)定字號(hào)。從而克服了公式作為OLE對(duì)象嵌入宿主文檔的缺憾。


圖1為本發(fā)明的科學(xué)公式的可視化編輯系統(tǒng)的組成框圖。
具體實(shí)施例方式
科學(xué)公式的可視化編輯系統(tǒng)5至少包括輸入界面模塊2，數(shù)據(jù)層模塊3和排版顯示模塊1。
輸入界面模塊2，所述輸入界面模塊2至少提供標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)公式元件和輸入科學(xué)公式窗口的用戶界面，接收從鍵盤、鼠標(biāo)等外設(shè)輸入的對(duì)該科學(xué)公式的可視化編輯系統(tǒng)5進(jìn)行編輯的信息；數(shù)據(jù)層模塊3，該數(shù)據(jù)層模塊3接收到從輸入界面模塊2傳送來(lái)的公式進(jìn)行格式化和序列化，當(dāng)接收該科學(xué)公式的排版顯示命令時(shí)，進(jìn)行將文件4中存儲(chǔ)的科學(xué)公式的XML格式轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的對(duì)象類的形式，即格式轉(zhuǎn)換、排版顯示的預(yù)處理；該數(shù)據(jù)層模塊3主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換、組織、緩存、文件4的輸入輸出等。
排版顯示層模塊1，該排版顯示模塊1用于接收從數(shù)據(jù)層模塊3傳送來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行排版顯示。
詳細(xì)介紹該科學(xué)公式的可視化編輯的方法，具體步驟如下一、在科學(xué)公式輸入界面模塊2中創(chuàng)建組成科學(xué)公式的元件和輸入科學(xué)公式窗口的用戶界面，接收鍵盤、鼠標(biāo)等外設(shè)輸入的編輯科學(xué)公式的信息。
該科學(xué)公式元件包括數(shù)字公式符號(hào)、物理電器符號(hào)、化學(xué)符號(hào)、化學(xué)結(jié)構(gòu)式、化學(xué)反應(yīng)式。該些元件為公式中標(biāo)準(zhǔn)、通用且比較常見(jiàn)。如數(shù)學(xué)公式中如分式、根式、上下標(biāo)式、求和式、求積式、積分式等，化學(xué)中常用的化學(xué)反應(yīng)式，物理和化學(xué)中常用的符號(hào)。用戶可根據(jù)上述提供的公式元件，輸入公式。一個(gè)公式包括若干獨(dú)立的單式；單式包括符號(hào)串和子式，組成單式的最小單元是單式元，一個(gè)單式元可以是符號(hào)串、不可分離的子式中的單式對(duì)象。如y=abc+5/b+ab4b23]]>y＝a+b該公式包括兩個(gè)獨(dú)立單式，5/b是一個(gè)子式，該子式的單式對(duì)象中包括分子對(duì)象5，分母對(duì)象b，而 中 子式中兩個(gè)單式對(duì)象，底數(shù)對(duì)象是4b，根指數(shù)對(duì)象為2。
具體地說(shuō)，如采用VC++，VB等面向?qū)ο笳Z(yǔ)言來(lái)編寫。利用組件技術(shù)，組件對(duì)象模型(COM)是一種代碼之間共享組件的二進(jìn)制標(biāo)準(zhǔn)，組件對(duì)象編譯成動(dòng)態(tài)鏈接或可執(zhí)行文件等形式，它們可以與調(diào)用的應(yīng)用程序在相同的進(jìn)程空間中運(yùn)行，利用分布式COM，該組件對(duì)象可以運(yùn)行在不同的機(jī)器上。所以，首先在科學(xué)公式輸入界面模塊的類創(chuàng)建模塊中創(chuàng)建各種基類和子類，包括的基類有數(shù)學(xué)元件類主要是定義了關(guān)于數(shù)學(xué)公式中具體邏輯意義的元件；化學(xué)元件類，定義有關(guān)化學(xué)中具體邏輯意義的元件；物理元件類是定義了常見(jiàn)的電氣符號(hào)，在數(shù)學(xué)元件類中創(chuàng)建其下屬的子類如分式、根式、上下標(biāo)式、求和式、求積式、積分式、頂?shù)讟?biāo)記式、標(biāo)注箭頭式、大括弧式、層疊式、矩陣式、方程式、集合運(yùn)算式、邏輯運(yùn)算式，而化學(xué)元件類中創(chuàng)建其下屬的子類為原子結(jié)構(gòu)圖，鏈狀結(jié)構(gòu)式、環(huán)狀結(jié)構(gòu)式、化學(xué)反應(yīng)式、化學(xué)鍵符號(hào)、聯(lián)線符號(hào)、反應(yīng)符號(hào)。類中定義其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并且其方法，子類繼承了基類的特征(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和方法)。數(shù)學(xué)符號(hào)、化學(xué)符號(hào)采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)MathML和CML；化學(xué)實(shí)驗(yàn)器皿和物理電器是采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)SVG(可縮入的矢量圖形標(biāo)準(zhǔn))。
除了上述公開(kāi)的用戶根據(jù)科學(xué)公式輸入界面模塊中提供的組成科學(xué)公式的公式元件外，系統(tǒng)還提供了用戶自定義科學(xué)公式元件。系統(tǒng)提供用戶自定義科學(xué)公式元件的界面。用戶可以根據(jù)各自的工作特點(diǎn)，創(chuàng)建一個(gè)新庫(kù)，或者在原有的庫(kù)中進(jìn)行補(bǔ)充，如“矩陣”庫(kù)內(nèi)已包含了2階、3階、4階等多種常見(jiàn)的矩陣元件，用戶可以在這個(gè)矩陣庫(kù)里添加一些自用的矩陣。
二、數(shù)據(jù)層模塊3接收到從輸入界面模塊2傳送的公式數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化和序列化，具體地說(shuō)，將輸入的公式對(duì)象轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的XML標(biāo)記，傳送至文件4進(jìn)行保存。通過(guò)該數(shù)據(jù)層模塊，可以將所有的公式數(shù)據(jù)用一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)XML的形式保存或輸出，任何可以理解該標(biāo)準(zhǔn)的接受方都可以解釋接收到的該公式數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)交流更加通暢，具有很好的跨平臺(tái)性。
當(dāng)接收到排版顯示命令時(shí)，將文件4中存儲(chǔ)的科學(xué)公式的XML標(biāo)記轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的對(duì)象類的數(shù)據(jù)形式，進(jìn)行排版顯示的預(yù)處理步驟。
三、排版顯示模塊接收到從數(shù)據(jù)層模塊傳送來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行排版顯示。
排版顯示科學(xué)公式時(shí)，創(chuàng)建的科學(xué)公式的類中定義了該類中對(duì)象的字號(hào)，如角標(biāo)類，上標(biāo)對(duì)象為n-1號(hào)，本基對(duì)象為n號(hào)和下標(biāo)對(duì)象為n-1等，這樣在排版顯示時(shí)，公式的每一單式元就會(huì)根據(jù)預(yù)設(shè)的字號(hào)自動(dòng)適應(yīng)字號(hào)，而且本系統(tǒng)提供給對(duì)象若干供用戶選擇的字號(hào)，并且可將此功能應(yīng)用到此宿主文檔中的所有公式。這樣修改顯示排版方式能精確到指定字號(hào)，便于宿主文檔中格式的統(tǒng)一，而且本發(fā)明因?yàn)椴捎孟到y(tǒng)內(nèi)建對(duì)象的數(shù)據(jù)處理方式，所以宿主文檔中所有的公式可以作為一個(gè)整體來(lái)設(shè)定，使對(duì)公式進(jìn)行統(tǒng)一的屬性設(shè)定。
(1)當(dāng)輸入一個(gè)單式元，如一個(gè)字符或符號(hào)或公式元件時(shí)，具體地排版步驟如下。
(a)計(jì)算該輸入的單式元的寬度、高度；(b)擴(kuò)展該單式元所在的子式的寬度、高度尺寸、位置；(c)根據(jù)子式的變化，查找本子式的其他每一個(gè)鄰式，調(diào)整鄰式的位置，達(dá)到自動(dòng)對(duì)齊功能，(d)調(diào)整本子式的上級(jí)，即父式的尺寸、位置。
(e)將父式作為新輸入，重復(fù)步驟(a)至(d)，到父式作為整個(gè)公式輸入的窗口為止。
(2)根據(jù)排版結(jié)果更新顯示流程，從外到內(nèi)，從父到子逐一調(diào)用子式顯示(a)定位，顯示本式字符、符號(hào)；(b)查找所有本式內(nèi)的每個(gè)子式部件，進(jìn)入子式(c)重復(fù)步驟(b)和步驟(c)，直到?jīng)]有子式可以進(jìn)入；(d)如果有必要，顯示當(dāng)前光標(biāo)如y=abc+ab4b23,]]>中輸入2時(shí)，根據(jù)給定的標(biāo)準(zhǔn)字號(hào)，確定該上標(biāo)的寬度和高度，擴(kuò)展到該單元式 中的其它的單式元的寬度和高度，及調(diào)整 該父式的尺寸和位置，直至達(dá)到整個(gè)公式y(tǒng)=abc+ab4b23,]]>并按照上述步驟進(jìn)行顯示。該排版顯示模塊會(huì)根據(jù)該公式的每一個(gè)單元式的確定的字體、字號(hào)和字間距進(jìn)行自動(dòng)排版顯示。
每一個(gè)公式輸入窗口為一個(gè)公式組件對(duì)象，并且在系統(tǒng)中內(nèi)建該些對(duì)象的數(shù)據(jù)組織方式，可以做為一個(gè)整體來(lái)設(shè)定，所以對(duì)公式能進(jìn)行統(tǒng)一的屬性設(shè)定。從而克服了公式作為OLE對(duì)象嵌入宿主文檔的缺憾。
權(quán)利要求
1.一種公式可視化編輯系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括輸入界面模塊，用于提供標(biāo)準(zhǔn)的公式元件和輸入公式窗口的用戶界面，接收從外設(shè)輸入的公式，并將所述信息傳給數(shù)據(jù)層模塊；數(shù)據(jù)層模塊，用于接收從輸入界面模塊傳送的公式將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)XML標(biāo)記存儲(chǔ)在文件中，當(dāng)接收到公式排版顯示指令時(shí)，將存儲(chǔ)在文件中的XML標(biāo)記轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的對(duì)象類的形式；排版顯示模塊，用于接收從數(shù)據(jù)層模塊傳送來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行排版顯示。
2.如權(quán)利要求1所述的公式可視化編輯系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入界面模塊中還包括類創(chuàng)建模塊，用于創(chuàng)建所述公式元件的公式元件類和對(duì)輸入公式進(jìn)行處理的窗口類。
3.如權(quán)利要求1所述的科學(xué)公式可視化編輯系統(tǒng)，其特征在于，所述公式元件包括數(shù)學(xué)公式符號(hào)、物理電器符號(hào)、化學(xué)符號(hào)、化學(xué)結(jié)構(gòu)式、化學(xué)反應(yīng)式。
4.一種公式可視化編輯方法，其特征在于，該方法包括(一)提供標(biāo)準(zhǔn)的公式元件和輸入公式窗口的用戶界面，接收用戶輸入的公式，并將所述信息傳給數(shù)據(jù)層模塊；(二)數(shù)據(jù)層模將所述輸入的公式轉(zhuǎn)換成相應(yīng)XML標(biāo)記存儲(chǔ)在文件中，當(dāng)接收到公式排版顯示指令時(shí)，將存儲(chǔ)在文件中的XML標(biāo)記轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的對(duì)象類的形式；(三)接收從數(shù)據(jù)層模塊傳送來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行排版顯示。
5.如權(quán)利要求4所述的公式可視化編輯方法，其特征在于，步驟(1)之前還包括創(chuàng)建公式元件類和對(duì)輸入公式進(jìn)行處理的窗口類。
6.如權(quán)利要求4所述的科學(xué)公式可視化編輯方法，其特征在于，步驟(三)包括排版步驟，(1)當(dāng)輸入新的單式元，計(jì)算所述單式元的寬度、高度；(2)擴(kuò)展所述單式元所在的子式的寬高尺寸、位置；(3)根據(jù)子式的變化，查找所有該子式的其他每一個(gè)鄰式，調(diào)整鄰式的位置；(4)調(diào)整所述子式的父式的尺寸、位置；(5)將所述的父式作為新輸入，重復(fù)步驟(1)至(4)，直到所述父式為公式體。
7.如權(quán)利要求4所述的科學(xué)公式可視化編輯方法，其特征在于，所述步驟(三)包括顯示步驟，(1)定位，顯示本式字符、符號(hào)；(2)查找該本式的每個(gè)子公式部件，進(jìn)入子式；(3)重復(fù)步驟(1)-(2)，直到?jīng)]有子式可進(jìn)入為止。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種科學(xué)公式可視化編輯系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括輸入界面模塊，用于提供標(biāo)準(zhǔn)的公式元件和輸入公式窗口的用戶界面，接收用戶輸入的公式，并將所述信息傳給數(shù)據(jù)層模塊；數(shù)據(jù)層模塊，用于接收從輸入界面模塊傳送的公式將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)XML標(biāo)記存儲(chǔ)在文件中，當(dāng)接收到公式排版顯示指令時(shí)，將存儲(chǔ)在文件中的XML標(biāo)記轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的對(duì)象類的形式；排版顯示模塊，用于接收從數(shù)據(jù)層模塊傳送來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行排版顯示。利用組件技術(shù)，將公式作為組件來(lái)處理，使得該公式可視化編輯系統(tǒng)能做到可跨平臺(tái)并且不可任意縮放，達(dá)到格式統(tǒng)一。
文檔編號(hào)G06F17/24GK1553377SQ0313839
公開(kāi)日2004年12月8日 申請(qǐng)日期2003年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月26日
發(fā)明者沈家正 申請(qǐng)人:珠海金山軟件股份有限公司