基于双索引的子图查询算法

传统的子图查询算法大多只在图数据库上进行一次挖掘算法,即在图数据库上建立稳定的数据库索引后将不再对索引进行更新.随着查询兴趣的改变或数据库的频繁更新,原有的数据库索引将不再能提供有用的信息来减少查询过程中候选图的数量.为此,提出一种双索引的子图查询算法,同时在数据库和查询流上挖掘频繁子图并建立索引.子图查询和查询流索引的建立同步进行,即使查询兴趣改变,查询流索引也能自适应地更新索引信息来优化查询效率.针对数据库的频繁更新,查询流索引已提供实时的有效信息,数据库索引无需重新建立.实验结果表明,双索引的结合能有效提高查询子图的处理效率.     

基于增量信息索引的子图查询算法

当前图数据库中的子图同构查询算法主要是依赖倒排索引,然而处理那些具有庞大数据的数据库和复杂的查询愈发成为挑战。研究目的是设计一个算法,使用新的索引作为查询处理的核心,记录查询图的每一个细小改变,并使用一种特殊的数据结构来维护。先是引出一个索引算法,然后逐渐分析整个索引、查询过程,并利用该算法实现一个系统,最后在不同数据集和查询上进行实验。实验证明了该算法具有良好的时间、空间效率和扩展性。新的索引算法能够支持更大的查询图和更加灵活的查询。通过实现的系统和其他系统的对比实验,验证了算法的有效性。     

基于特征索引的图相似查询过滤算法

分析图相似查询候选集的产生过程以及特征图之间的关系对候选图集的影响,提出一种基于特征索引的图相似查询过滤算法,使用GIndex算法建立特征图索引结构,通过特征图之间的选择性关系给出一个有序的特征集,并借助特征-图矩阵对数据库进行筛选得到候选图集。实验结果证明,该方法能准确地产生候选图集,从而提高图查询的效率。     

基于索引的子图查询技术研究进展

图作为表示实体间的数据结构，在社区发现、生物化学分析、社会安全分析等数据关联性要求较高的领域有着广泛的应用。对于大规模数据下进行实时的图查询问题，通过构建合适的索引可以有效降低查询响应时间，提高查询精确度。首先介绍基于索引的子图查询算法的基本结构；然后按索引的构建方式将主流算法分为基于枚举的方法和基于频繁模式挖掘的方法两大类，分别从索引特征、索引结构、应用数据集等方面进行介绍和分析；最后对基于索引的子图查询算法面临的主要问题进行总结和分析，阐述了最新的分布式系统下图查询技术，并对未来趋势进行展望。     

一种新颖的对比子图索引算法

针对当前图索引算法存在的问题,提出一种基于对比子图索引框架,开发冗余感知机制,选择一个小型的具有明显区分力的索引特征集,改善索引性能。实验结果表明,该算法对不同的包容搜索载荷能达到近优化的修剪力,与传统图搜索方法相比,具有明显的索引性能优势。     

基于索引的并行图可达性查询算法

随着图数据库(Graph Database)的不断发展,各种应用程序中都存在着大规模图数据,使得图的可达性查询算法受到了广泛的关注.然而由于其空间消耗与查询效率难以平衡,图可达性查询算法面临着严峻的挑战.基于串行运算的传统图查询算法,很难发挥现有多核心处理器的计算性能.针对上述问题,提出了一种基于双链表的索引,称为2-lists.该索引表由两部分组成,其中一部分存储图数据的信息,另一部分辅助索引,实现顶点的随机访问.基于该索引,提出了一种并行化深度优先搜索算法(Parallel Depth-First Search, PDFS).该算法利用多线程技术,并为每个线程分配独立的存储空间.通过对线程工作量的监督,为线程的指定缓冲区分配指定数量的任务,进而完成负载平衡.在斯坦福SNAP(Stanford Network Analysis Platform, SNAP)实验室的公开数据集上的实验结果表明,2-lists索引占用的空间更小,基于2-lists的并行化深度优先搜索算法的表现更好.     

基于最小生成树的图数据库索引算法

对复杂数据进行图模式建模近几年越来越流行,因此,在查询执行的优化过程中图索引技术变得至关重要.研究了图模式的索引问题,并且提出了一种近似的索引方法,称为MSTA方法.MSTA方法利用最小生成树结构作为索引特征,依据最小生成树边序列的包含关系和基于最大公共子图的图距离度量,将最小生成树组织到一个称为MST树的索引结构中.MST树索引结构可以高效地支持多种查询,例如子图查询.MSTA方法具备高效的索引性能.在索引大小和索引建立时间方面,传统方法是MSTA方法的数十倍,甚至上百倍.MSTA方法虽然不能返回完整结果,但是可以返回经图距离度量排序最好的部分结果.     

层次序列索引的大规模动态标签图子图查询

标签图常用于智能交通网、生物信息网等新兴领域的建模。子图查询作为图数据分析的关键问题，引起了研究者的广泛关注。对现有子图查询算法的研究发现，随着图数据规模增大且频繁更新，传统子图查询算法普遍存在查询效率低，存储开销大，忽略顶点标签信息等问题。为此，提出了一种支持大规模动态标签图子图查询的层次序列索引（Dynamic Hierarchical Sequence，DHS），该索引提取数据图中带有顶点编号的层次拓扑序列关系以实现子图查询；针对图的动态变化，提出了更新点拓扑扩展式索引维护策略，仅从局部变化顶点及边开始进行增量式更新，大大降低了重建索引造成的巨大开销；提出了基于DHS索引的子图查询方法，仅需将查询图与数据图的层次序列进行匹配即可获得候选集，并在其上利用关系匹配策略获得最终查询结果。实验证明提出的方法在保证高效查询的同时降低了索引的创建及维护时间，提高了子图查询效率。     

时序图上动态子图查询优化算法

挖掘时序图中的特定模式,能够有效地发现有价值的信息,并进行预测与决策支持,因此动态子图的查询及索引优化成为时序图研究的一个热点。研究了聚焦在动态子图的快速查询,着重探讨了索引优化,给出了查询模型的定义及基本查询算法。针对查询算法进行索引优化,提出了两种不同的建立索引的方法,波形索引及二叉树索引。为了验证索引的适用条件,设计了相应的实验,并使用随机数据集对实验程序进行测试,从时间消耗和空间占用的角度对两种索引的运行效率进行了验证分析。波形索引的优势在于存储结构简单,适用于边长度较长边数量不多的情况。二叉树索引的查询速度快,适用于边长度较短边数目较多的情况。     

TPR+-tree：一种面向预言查询的有效时空索引

提出了一种面向预言查询的时空索引技术：TPR+-tree，给出了TPR+-tree的数据结构和关键算法，并引入了双极值子结点的概念，通过对双极值子结点进行检测和排除，减小了结点面积，改善了结点间的重叠。试验结果表明，TPR+-tree具有更高的查询性能，是一种有效的面向预言查询的时空索引。     

不确定图数据上的不确定查询处理

图数据结构广泛应用于各种领域的数据建模.由于测量手段和问题特性的限制,数据的不确定性普遍存在.这种不确定性表现在图结构数据中,形成不确定图.之前对于不确定图数据上查询处理的研究,主要是在不确定的图结构数据上查找某一结构确定的图.然而,针对不确定的图数据,其查询很可能也是不确定的.该项工作主要是实现查询过程中的双向匹配,即对于一个不确定的查询,在不确定的图上,得到查询与图的一个可能性最大的匹配组合.这样的研究是具有现实意义的,通过不确定图上对于不确定查询的匹配,可以找到两个不确定结构间存在的最大相似结构,并度量其相似性.     

不确定图数据库中高效查询处理

近年来,在多种领域中产生的大量数据都可以自然地建模为图结构,比如蛋白质交互网络、社会网络等.测量手段的不准确性以及数据本身的性质导致不确定性在很多图数据中普遍存在.文中研究不确定图数据库中的高效查询处理方法.首先给出一种数据模型来表示图的不确定性.鉴于对用户提交的查询图通常会产生大量匹配结果,高效得到概率最大的k个匹配常常更具有现实意义.因此文中形式化提出概率top-k子图匹配查询的问题.为了解决提出的查询问题,以附带概率信息的邻居子图为基础,设计了一种有效的索引结构.另外,提出一种高效的基于索引的查询处理方法.该查询处理方法的核心是一个基于搜索树的匹配算法,其中运用了一种概率剪枝技术来提高性能.实验结果表明,所提出方法具有良好的效率和可扩展性.     

基于MapReduce的Skyline查询处理算法

Skyline查询是一个典型的多目标优化查询,在多目标优化、数据挖掘等领域有着广泛的应用。现有的Skyline查询处理算法大都假定数据集存放在单一数据库服务器中,查询处理算法通常也被设计成针对单一服务器的串行算法。随着数据量的急剧增长,特别是在大数据背景下,传统的基于单机的串行Skyline算法已经远远不能满足用户的需求。基于流行的分布式并行编程框架MapReduce,研究了适用于大数据集的并行Skyline查询算法。针对影响MapReduce计算的因素,对现有基于角度的划分策略进行了改进,提出了Balanced Angular划分策略;同时,为了减少Reduce过程的计算量,提出了在Map端预先进行数据过滤的策略。实验结果显示所提出的Skyline查询算法能显著提升系统性能。     

基于OAN的知识图谱查询研究

知识图谱查询是目前知识图谱研究中最广泛的应用,能够有效提高搜索引擎查询效率。然而,现有的知识图谱的查询研究多是基于节点标签的子图匹配。由于节点标签不能体现节点间的语义信息,导致查询结果的语义相关性不高。针对此问题,本文提出了一种基于本体和邻居信息的查询算法OAN(Ontology and Neighborhood)。首先,结合本体相似度和邻居相似度来确定查询节点的候选集,以此提高候选节点的语义相似度;其次,通过边检测算法移除那些不满足条件的查询节点候选集,以此减少查询规模;然后,在目标图上查找满足边标签同构的查询子图,并计算节点的标签相似度和结构相似度总和,给每个结果集打分后排序,获得最终排序后的结果集;最后,通过在真实数据集上与已有查询算法进行对比实验,实验结果表明:本文所提出的方法无论是在精确度上,还是在查询效率方面都有所提高。     

基于图压缩的k可达查询处理

研究了基于图压缩的k可达查询处理,提出了一种支持k可达查询的图压缩算法k-RPC及无需解压缩的查询处理算法,k-RPC算法在所有基于等价类的支持k-reach查询的图压缩算法中是最优的.由于k-RPC算法是基于严格的等价关系,因此进一步又提出了线性时间的近似图压缩算法k-GRPC.k-GRPC算法允许从原始图中删除部分边,然后使用k-RPC获得更好的压缩比.提出了线性时间的无需解压缩的查询处理算法.真实数据上的实验结果表明,对于稀疏的原始图,两种压缩算法的压缩比分别可以达到45%,对于稠密的原始图,两种压缩算法的压缩比分别可以达到75%和67%;与在原始图上直接进行查询处理相比,两种基于压缩图的查询处理算法效率更好,在稀疏图上的查询效率可以提高2.5倍.     

面向高性能图计算的高效高层次综合方法

图计算已成为大数据处理领域的主流应用, 采用特定硬件加速可以显著提高图计算的性能和能效.众所周知, 硬件代码的编写和验证十分耗时, 尽管通用高层次综合(high level synthesis, HLS)系统允许用户使用高级语言(如C语言)特性自动生成硬件结构, 但是对于图计算这种不规则算法, 其仍缺乏有效的并行性和访存技术支撑, 存在综合效果不理想、效率不高等突出问题.提出一种面向图计算的高效HLS方法, 结合图算法嵌套循环、随机访存、数据冲突以及幂律分布等特性, 采用数据流架构实现高效的并行流水线, 保证处理单元的负载均衡.通过提供的编程原语, 提出的方法可将通用图算法转化为模块化的数据流中间表示形式, 进而映射到参数化的硬件模板.在Xilinx Virtex UltraScale+XCVU9P的实现验证了方法的正确性, 不同类型的图算法在多个数据集上的实验结果表明, 相比国际上通用的Spatial HLS系统, 提出的方法可达到7.9~30.6倍的性能提升.     

多用户偏好的 Top-k 查询处理算法研究磁

传统的 Top-k 查询处理都是利用单用户偏好来计算评分函数,这种方法有极大的局限性。针对基于多用户偏好的 Top-k 查询处理问题进行研究,为了提高查询效率,首先提出了预处理算法 PA 与 PVA ,生成一些具有代表性的系统用户偏好,并据此将初始数据集进行全排序,保存在物化视图中,以便利用它们进行 Top-k 查询。然后,提出了处理 Top-k 查询的 VBA 算法且进行了正确性与完备性论证。最后,实验结果表明,该算法比直接在原数据集中查询的效率有极大的提高。     

Concurrent Query Processing for Logic Inference Using the Connection Graph

Some logic program may have to process a sequence of asynchronously arriving concurrent queries. We provide a tagging scheme for resolution in the Connection Graph that allows later queries to reuse the work done for earlier or concurrent queries. The scheme can be used either by a sequential or a parallel logic inference system that uses the Connection Graph proof procedure. Our scheme is justified in terms of multiplexing multiple virtual Connection Graphs on one physical data structure. The tagging scheme is presented as a set of rules which are proved to be correct. An important characteristic of the Connection Graph procedure is the ability to delete clauses containing pure literals. In the proposed scheme, it is necessary to weaken it. Given some information about the form of incoming queries, we can strengthen this capability. If earlier links are allowed to be reconstructed, then the ability can be regained fully, via a caching scheme.