时态索引技术研究及其应用

研究有效时间期间集合上数学关系以及时态索引构造与应用.建立时间期间集合上时态连通等价关系和时态包含拟序关系.在引入数学关系框架内,通过对时间期间特征进行精细分析,讨论了大时态连通等价类分割和时态包含拟序关系集重叠等问题,建立了由根结点、等价类分割集结点和拟序关系集线序分枝结点构成的时态索引树形模型TDIM.在TDIM架构下,基于时态数据库中数据实体动态管理基本特征,研究了具时态变量情况下时态索引动态实现机制和查询技术,同时讨论了时态更新(时态插入、时态删除和时态修改)的增量式算法.由于建立在一般时间集合之上,TDIM可以应用于时态关系和XML的数据管理.     

时态XML索引技术

首先通过讨论时态XML查询数据模型TXQDM,提出了基于结点有效时间的前缀编码方案.以此为基础,引入TXQDM结点间的基于时态连通的等价关系和基于时态包含的拟序关系,建立了时态XML索引数据模型TXIDM,该模型的基本特征是具有二重嵌套的索引框架,适合于TXQDM这种不规则的具有较大随意性的树形结构情形.其次,在TXIDM框架内,讨论了相应时态查询算法,其中包括基于时态的路径查询和值查询,同时,还讨论了时态索引更新算法,其中包括插入和修改算法.最后,对于文中提出的模型TXIDM和时态索引操作算法进行了性能分析且设计了相应模拟实验.实验结果表明,基于TXIDM的时态查询与更新算法是可行的和有效的.     

基于时态编码和线序划分的时态XML 索引

研究了一种基于时态编码和线序划分的时态XML索引机制.首先,提出一种基于扩展先序编码的时态编码方案,通过该编码可确定结点间的结构关系;其次,在深入分析时间区间关系的基础上引入线序划分的概念,并讨论了获取线序划分的算法;然后,建立了整合路径结构信息和时态约束信息的时态结构摘要,并在此基础上建立了时态XML索引结构—TempSumIndex,同时研究了基于TempSumlndex的时态XML查询和增量式更新算法;最后,对TempSumlndex和现有时态XML索引技术的基本性能进行了详细的实验评估.实验结果表明,TempSumlndex具有更为优越的性能.     

基于结构摘要的时态索引技术

目前B+树仍是在商业数据库中应用最广泛的基本索引结构,为在现有数据库平台上对时态数据进行有效操作,有必要研究基于B+树的时态索引技术.研究了一种以B+树为基本存储结构、基于结构摘要的时态索引方法Cmap-tree.首先,引入基于内存的结构摘要,通过存储结点必要的结构摘要信息,有效地降低了时态操作过程中对无效结点的访问;其次,提出了时态矩阵的概念,并以时态矩阵为参考详细分析了各时态关系对应的结果集;然后,在结构摘要的基础上,详细讨论了Cmap-tree的时态插入、查询和更新算法.最后,通过仿真实验,对Cmap-tree的空间利用率、查询效率和更新效率等基本性能与现有时态索引方法进行了比较和分析.实验结果表明,Cmap-tree具有明显优势.     

语义协同时态XML索引研究与实现

该文研究一种以语义为基本要素并实现"语义"、"时间"和"结构"处理协同联动的时态XML索引技术SCTindex.首先,以时态结点为数据处理逻辑单元,在时态结点集合上建立基于线序划分的时态数据结构,这种结构具有相应的"拟序关系"数学基础,便于推广,能够实现"一次一集合"的查询方式,具有较高的时间查询效率;其次,以结点语义标签为数据处理技术单元,建立语义标签归并集合,在语义层面配置基于线序划分的时间索引机制,体现了XML本体要素——"语义"与时态数据基本内涵——"时间"约束间的整合联动;另外,引入带有足够结构信息和能够实现"更新友好"的结点编码方案GDFC,建立了相应时态数据的结构连接算法,实现了"结构"与"语义"协同处理.论文主要贡献是基于计算机协同处理理念,较精细地分析时态XML数据的"语义"、"结构"和"时间"等查询要素的本体特征和内在关联,提出了具有较高查询效率的线序划分结构,同时将其配置在语义层面,实现了不同于常规的以"结构摘要"为主轴部署查询的索引模式.论文进行基本实验仿真,通过与现有相关工作进行比较评估,表明SCTindex的可行性、有效性和优越性.     

偏序时态XML索引TempPartialIndex

时态数据管理是常规数据管理的深化和扩展,具有理论研究的意义与实践应用的价值.时态数据索引是时态数据管理的重要技术支撑,是其中的一个研究热点.首先,提出了一种时态数据结构,通过数据节点间的偏序关系,可将常规的二维时间区间的处理转化为基于偏序的时态等价类上的一维的处理,该数据结构可以快速有效地处理时态操作;其次,在该新型时态数据结构基础上研究了时态XML索引TempPartialIndex,其基本特征是将时态数据结构整合到非时态的XML索引中,即,将其整合到语义层之中,通过时态过滤和语义过滤掉大量节点之后,再进行结构连接;另外,着重讨论了基于TempPartialIndex“一次一集合”及其时态变量查询和增量式的动态更新机制.同时,仿真结果表明：TempPartialIndex能够有效地支持时态XML的各类查询及更新操作,技术上具有可行性和有效性.     

一个实现双时态数据库的新方法

在双时态数据模型中,随时间变化的事实是用两个时间维--有效时间维和事务时间维--来描述.在关系数据库中,通常用4个时间字段表示数据的时态性,这种方法使得数据和时间分离.为了描述时变数据的物理意义,定义了时态数据类型,并且定义了时态数据运算和时态关系运算,同时建立了时态索引机制.以时态数据类型为系统的基本数据类型,扩展关系数据库系统为时态关系数据库系统.     

一种基于时态中间件的高效双时态索引模型

当前的时态数据库中间件不支持包含事务时间和有效时间的双时态数据索引,通过使用适当的数据变换和查询变换,可将双时态数据转化为R树可索引的数据.基于4R技术,提出了作为时态中间件TimeDB组件的双时态索引模型B4Rindex.实验证明,利用该模型对双时态数据进行索引是高效的.     

一种有效的双时态索引技术

时态数据库中时间特征主要由有效时间和事务时间描述,论文扩充了4R索引的双时态数据,使其能处理有效时间初始值大于事务时间初始值的所有双时态数据,同时扩充了4R的查询功能使其不仅可以查询当前和历史数据,还可以查询将来的情况,并改进了相应的索引方法。     

FQM-tree:基于B~+树的时态索引

提出了一种基于B~+树的、针对有效时间区间的索引模式:FQM-tree(fast query map tree).FQM-tree将有效时间区间映射为一维空间上的点,对映射点建立索引;同时增加一个基于内存的辅助索引结构,最大程度地减少对无效节点的访问.该索引结构具有如下优点:首先,将时问区间映射为点,可以直接利用已有应用成熟的、被广泛支持索引结构(如B~+树),这就意味着可以在数据库中快速实现对时态索引的支持,而无需更改DBMS的内核;其次,基于内存的辅助索引结构可以直接定位叶节点,提高了时态查询效率;另外,由于当前B~+树仍是数据库中应用最成熟、最广泛的索引结构,因此借助B+树的基本结构研究时态索引,使得时态索引能够快速地得到具体应用,所以FQM-tree的研究具有广泛的应用价值.理论分析及大量的实验结果均表明,FQM-tree的查询性能优于传统的时态索引方法.