黃 莉,劉丁酉

(1.武漢商學(xué)院 信息工程系， 湖北 武漢 430056；2.武漢大學(xué) 數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院， 湖北 武漢 430072)

利用MySQL研究公共自行車服務(wù)系統(tǒng)

黃 莉1,劉丁酉2*

(1.武漢商學(xué)院 信息工程系， 湖北 武漢 430056；2.武漢大學(xué) 數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院， 湖北 武漢 430072)

公共自行車作為一種低碳、環(huán)保、節(jié)能、健康的出行方式，正在全國(guó)許多城市迅速推廣與普及.2013年9月高教社杯全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的D題就關(guān)注了公共自行車服務(wù)系統(tǒng)，該題以浙江省溫州市鹿城區(qū)公共自行車管理中心提供的某20天借車和還車的原始數(shù)據(jù)作為參考，利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫MySQL為工具對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，研究該區(qū)公共自行車服務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律，由此對(duì)該系統(tǒng)作出評(píng)價(jià)和建議，以期為其他地區(qū)公共自行車服務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)提供一些參考依據(jù).

公共自行車服務(wù)系統(tǒng)；MySQL；數(shù)據(jù)

圖1 數(shù)據(jù)概念模型

1 數(shù)據(jù)建模

本文中參考數(shù)據(jù)為2013年高教社杯全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的D題中浙江省溫州市鹿城區(qū)公共自行車管理中心(http://www.wzbicycle.com)[1-2]提供的某20天借車和還車的原始數(shù)據(jù).基于對(duì)原始數(shù)據(jù)的分析，可以看到題目中的數(shù)據(jù)是一種關(guān)系型結(jié)構(gòu)，采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫作為工具來分析數(shù)據(jù)，是最合適的選擇.

可以使用Sybase公司的建模工具PowerDesigner工具，建立如圖1數(shù)據(jù)概念模型.關(guān)系數(shù)據(jù)庫種類眾多，當(dāng)前比較流行的有：Oracle、DB2、SQL Server、MySQL等.MySQL是當(dāng)前最流行的、開放源碼的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)[3-4]，并且數(shù)據(jù)庫服務(wù)器具有快速、可靠和易于使用、總體擁有成本低的特點(diǎn).因此本文采用MySQL作為數(shù)據(jù)庫工具來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并將基于MySQL數(shù)據(jù)庫，采用SQL語言編程來完成數(shù)據(jù)分析工作.

2 數(shù)據(jù)分析

為得到公共自行車服務(wù)系統(tǒng)的有用信息，基于數(shù)據(jù)模型建立數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫名稱leo_schema，然后根據(jù)數(shù)據(jù)關(guān)系建立數(shù)據(jù)視圖day_data，day_data結(jié)構(gòu)與題目中提供的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)保持一致.從以下幾個(gè)方面來分析數(shù)據(jù)：

1) 分別統(tǒng)計(jì)各站點(diǎn)20天中每天及累計(jì)的借車頻次和還車頻次.

編寫SQL查詢語句：

Select count(*) 累計(jì)借車次數(shù),d.day,d.借出車站

FROM leo_schema.day_data d

group by d.day,d.借出車站

order by cast(d.day as unsigned int) ,cast(count(*) as unsigned int);

由此得到各站點(diǎn)每天的借車頻次、還車頻次，以及各站點(diǎn)20天累計(jì)的借車、還車頻次，并按從小到大順序排列出來.分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各站點(diǎn)累計(jì)借還自行車的次數(shù)相差非常大，因此各站點(diǎn)的規(guī)模設(shè)置要根據(jù)實(shí)際用車需求來調(diào)整.從整體的20天累計(jì)統(tǒng)計(jì)，借車頻次和還車頻次較多的站點(diǎn)基本上比較固定，比如街心公園、五馬美食林、開太百貨、體育中心西、醫(yī)學(xué)院等；而從具體的每一天的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，使用較多的站點(diǎn)基本上也是上述這些，但是在個(gè)別天里，有些站點(diǎn)的使用率也較高，比如銀泰百貨，這說明除了穩(wěn)定的使用率高的站點(diǎn)需要增加站點(diǎn)規(guī)模外，有些人流量大的商業(yè)區(qū)里面的一些站點(diǎn)也需要考慮臨時(shí)性較高的使用率，就需要管理方采取相應(yīng)的措施來應(yīng)對(duì)這種情況.

2)統(tǒng)計(jì)每次用車時(shí)長(zhǎng)的分布情況.

將用車時(shí)長(zhǎng)的數(shù)據(jù)梳理一下，發(fā)現(xiàn)有116個(gè)數(shù)據(jù)用車時(shí)長(zhǎng)為0，這些數(shù)據(jù)視為借車違規(guī)未還數(shù)據(jù)或者是問題數(shù)據(jù)和特殊數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在這個(gè)問題中不予考慮.

編寫程序：Select count(*) 借車次數(shù)

From (

Select d.day,d.車號(hào),

date_format(d.還車時(shí)刻,'%Y-%m-%d %H:%i:%s') 還車時(shí)刻 ,

date_format(d.借車時(shí)刻,'%Y-%m-%d %H:%i:%s') 借車時(shí)刻,

timediff(date_format(d.還車時(shí)刻,'%Y-%m-%d %H:%i:%s') ,

date_format(d.借車時(shí)刻,'%Y-%m-%d %H:%i:%s')) 借車使用時(shí)間

FROM leo_schema.day_data d

) base

where base.借車使用時(shí)間 >'00:00:00' and base.借車使用時(shí)間 <= '00:05:00'

將用車時(shí)長(zhǎng)按5 min一個(gè)間隔統(tǒng)計(jì)，得到用車時(shí)長(zhǎng)在5～10 min的使用次數(shù)為最多，占到25.8%，其次是10～15 min的占到20.8%，0～5 min的占到15.7%，并且在1 h內(nèi)，隨著用車時(shí)長(zhǎng)的增加，租借公共自行車的次數(shù)反而減少，說明這些使用者基本上都是在短距離的情況下選擇公共自行車作為出行方式，對(duì)于路程太遠(yuǎn)的地方，大部分人還是會(huì)選擇公交車或者是出租車.同時(shí)發(fā)現(xiàn)租用公共自行車的市民中90.2%的用車時(shí)長(zhǎng)不超過30 min，而98.9%的市民租用自行車的用車時(shí)長(zhǎng)不會(huì)超過1 h，也就是免費(fèi)租用公共自行車，僅有1.05%的市民用車時(shí)長(zhǎng)在1～4 h，需要付費(fèi)租用，而有0.05%的市民沒有遵守規(guī)定在4 h之內(nèi)歸還公共自行車.因此，絕大部分使用者都是免費(fèi)享用了政府這項(xiàng)便民惠民措施，但同時(shí)這塊財(cái)政支出也是較大的，可以考慮在站點(diǎn)里面以及公共自行車周身做一些商業(yè)廣告來貼補(bǔ)支出.另外也有極少使用者沒有遵守規(guī)定按時(shí)歸還自行車，甚至將公共自行車遺失、公車私用，那么管理方應(yīng)該制定相應(yīng)措施來制約和懲罰這部分使用者.

3)統(tǒng)計(jì)20天中每天使用公共自行車的不同借車卡(即借車人)數(shù)量，并統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中出現(xiàn)過的每張借車卡累計(jì)借車次數(shù)的分布情況.

20天中每天使用公共自行車的不同借車人的數(shù)量很容易統(tǒng)計(jì)出來，如果以天數(shù)為橫坐標(biāo)，不同借車人數(shù)為縱坐標(biāo)，建立每天不同借車人數(shù)的變化折線圖，就會(huì)發(fā)現(xiàn)每天不同借車人數(shù)隨天數(shù)不同，起伏很大，但大致規(guī)律為7天一個(gè)周期循環(huán)，在一個(gè)星期內(nèi)，變化規(guī)律相似.每個(gè)周末內(nèi)借車人數(shù)會(huì)出現(xiàn)最低值，而在周一開始顯著增多，工作日的幾天借車人數(shù)相對(duì)平穩(wěn)，這就表明租借公共自行車的人群可能大部分為上班族.每個(gè)星期的最高值基本差不多，但每個(gè)星期的最低值卻不一樣，其最低值不同可能受天氣等臨時(shí)性的因素所影響.

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中每張借記卡累計(jì)借車次數(shù)的分布情況，發(fā)現(xiàn)每天租借公共自行車1～2次的人數(shù)最多，所占比例高達(dá)70%以上，而租借次數(shù)4次以上的所占比例不足10%，由此可見自行車的使用人群比較穩(wěn)定，主要為上班族，這些上班族使用自行車的主要目的是用來上下班.總體來看使用的目的過于單一，公共自行車?yán)寐什桓?，所以政府還需要繼續(xù)倡導(dǎo)和鼓勵(lì)其他人群使用公共自行車，讓使用目的變得多樣化，公共資源的利用率更高.

統(tǒng)計(jì)在20天內(nèi)累計(jì)借車次數(shù)的情況分布，發(fā)現(xiàn)20天內(nèi)累計(jì)用車次數(shù)最多的一張借記卡，用車次數(shù)也才為25次，而且20天內(nèi)累計(jì)用車次數(shù)大于等于10次的借記卡占所有使用過的借記卡的比例僅為1.9%，甚至近一半的借記卡20天內(nèi)來偶爾使用一次.因此這些使用者都是不固定、偶爾使用自行車的，有很多使用者還沒有真正依賴公共自行車作為出行方式，說明對(duì)低碳環(huán)保的綠色出行方式的宣傳力度還需加大，同時(shí)也說明公共自行車可能在很多時(shí)候還不能滿足市民需求，有必要進(jìn)一步改進(jìn).

4)針對(duì)使用公共自行車次數(shù)最多的一天(即為第20天)，再從以下幾個(gè)方面具體分析：

①對(duì)借還車是同一站點(diǎn)且使用時(shí)間在1 min以上的借還車情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì).在這里不考慮借還車是同一站點(diǎn)且使用時(shí)間在1 min以內(nèi)的數(shù)據(jù)，因?yàn)槿绻」沧孕熊嚨钠骄俣葹?5 km/h的話，1 min以內(nèi)的路程在250 m以內(nèi)，這個(gè)距離在沒有公共自行車租借時(shí)完全可以步行.統(tǒng)計(jì)借還車是同一站點(diǎn)且使用時(shí)間在1 min以上的站點(diǎn)累計(jì)使用次數(shù)，按從大到小的順序排列下來，位列前五名的分別為：五馬美食林58次、縣前頭47次、體育中心西46次、陽光花苑42次、國(guó)際大酒店40次.由于該地區(qū)每個(gè)站點(diǎn)的鎖樁數(shù)量大概為30個(gè)，那么針對(duì)這幾個(gè)站點(diǎn)需要增加鎖樁才能使市民租借公共自行車的滿意度最大.

②針對(duì)借車頻次最高和還車頻次最高的站點(diǎn)，分別統(tǒng)計(jì)分析其借、還車時(shí)刻的分布及用車時(shí)長(zhǎng)的分布.

統(tǒng)計(jì)出來借車頻次最高的站點(diǎn)為街心公園，其借車高峰時(shí)刻發(fā)生在下午5～6點(diǎn)，用車時(shí)長(zhǎng)主要集中在20 min以內(nèi)，所占比例達(dá)79.2%，并且用車時(shí)長(zhǎng)在40 min以內(nèi)的高達(dá)96.2%；還車頻次最高的站點(diǎn)為五馬美食林，其還車高峰時(shí)刻發(fā)生在下午5～6點(diǎn)，用車時(shí)長(zhǎng)主要集中在20 min以內(nèi)，所占比例達(dá)78.6%，并且用車時(shí)長(zhǎng)在30 min以內(nèi)的高達(dá)93.1%.因此可以考慮在這兩個(gè)站點(diǎn)的借還車高峰時(shí)段增派服務(wù)人員，以便最大程度滿足市民的用車需求.

③找出各站點(diǎn)的借車高峰時(shí)段和還車高峰時(shí)段.

Select count(*) 借車次數(shù) ,base.借出車站, base.借車小時(shí)

From (

Select substr(d1.借車時(shí)刻,1,13) 借車小時(shí), d1.*

FROM leo_schema.day_data_v_test d1

where d1.day = 20

and d1.還車車站號(hào)<> 0

)base

group by base.借出車站, base.借車小時(shí)

order by base.借出車站,cast(count(*) as unsigned int) desc, base.借車小時(shí)

通過以上程序得到各借車車站的高峰時(shí)刻和其最高借車頻次，發(fā)現(xiàn)借車高峰時(shí)段主要集中在07:00-09:00和17:00-18:00，分別占到30.4%和56.1%；同樣的可以得到，還車高峰時(shí)段主要集中在08:00-09:00和17:00-18:00，分別占到42.0%和46.7%.從以上結(jié)果可以看出，使用公共自行車都比較集中在上下班時(shí)間段，而在中午等其他時(shí)段用車頻次比較少.因此，在上下班這段高峰期會(huì)出現(xiàn)借還車?yán)щy的現(xiàn)象，有必要根據(jù)各站點(diǎn)的借還車頻次來更加合理地設(shè)置每個(gè)站點(diǎn)的大小和鎖樁的配置.

3 結(jié)語

目前全國(guó)有許多地區(qū)都在建設(shè)公共自行車服務(wù)系統(tǒng)，但或多或少都存有缺陷和不足.本文以鹿城區(qū)的公共自行車服務(wù)系統(tǒng)為例，針對(duì)原始數(shù)據(jù)從幾個(gè)方面找出一些有用的信息，來說明該系統(tǒng)在使用中需要注意的問題，以期為別的地區(qū)建立和完善該系統(tǒng)做出一定的參考.根據(jù)國(guó)內(nèi)外公共自行車服務(wù)的成功經(jīng)驗(yàn)，公眾對(duì)于“綠色出行”具有巨大的需求.只要服務(wù)站點(diǎn)分布合理、借還車手續(xù)便捷、車輛維護(hù)及時(shí)，人們十分愿意采取這種環(huán)保而健康的出行方式.因此，只要因地制宜地不斷完善公共自行車服務(wù)系統(tǒng)，這樣一項(xiàng)便民惠民政策一定能真正深入人心、落到實(shí)處.

[1]全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模竟賽[EB/OL].(2013-09-13)[2013-09-15].http://special.univs.cn/service/jianmo/index.shtml.

[2]2013高教社杯全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽賽題[EB/OL].(2013-05-25)[2013-05-27].http://special.univs.cn/service/jianmo/sxjmtmhb/2013/0525/969401.shtml.

[3]王志剛.MySQL高效編程[M].江友華譯,北京：人民郵電出版社，2012：9-11.

[4]王珊,薩師煊.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論[M].北京：高等教育出版社，2006：12-28.

責(zé)任編輯：時(shí)凌

ResearchonthePublicBicycleServiceSystembyMySQL

HUANG Li1，LIU Ding-you2*

(1.Department of Information Engineering，Wuhan Business University，Wuhan 430056，China;2.School of Mathematics and Stastitics, Wuhan University, Wuhan 430072,China)

Public bicycle as a low-carbon，environmentally friendly，energy-saving，healthy way to travel，is promoted in many cities.The public bicycle service system was concerned in 2013 CUMCM D problem.In this paper，the origin data provided by public bicycle management center of Lucheng district was used as a reference，then the operating rule of public bicycle service system was researched by using MySQL to process and analyze the data，in order to provide some reference for the construction of public bicycle service system in other areas.

public bicycle service system；MySQL；data

2014-01-23.

2013年度武漢市屬高校教學(xué)研究項(xiàng)目(2013132).

黃莉(1984- )，女，碩士，講師，主要從事矩陣分析及其應(yīng)用研究；*

：劉丁酉(1957- )，男，博士，教授，主要從事矩陣分析及其應(yīng)用的研究.

TP393

A

1008-8423(2014)01-0078-03