大型网络中近似子图匹配研究

为降低噪声对近似子图匹配准确率的影响,提出一种改进的近似子图匹配方法。在预处理阶段,利用k-近邻顶点集为数据图中的每个顶点建立标签-权重向量索引。在查询过程中,基于单个近邻标签的权重距离和所有近邻标签的整体匹配程度进行两级过滤,生成顶点候选集,采用生成树匹配和图匹配的方式确定查询图在大型网络中的位置。在真实数据集上的实验结果表明,该方法具有较高的执行效率和匹配准确率。     

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。     

基于资源描述框架图切分与顶点选择性的高效子图匹配方法

在SPARQL查询过程中，含有复杂结构的资源描述框架（RDF）图的查询效率低下。为此，通过分析几种RDF图的基本结构与RDF顶点的选择性，提出RDF三元组模式选择性（RTPS）——一种基于RDF顶点选择性的图结构切分规则，以提高面向RDF图的子图匹配效率。首先，根据谓词结构在数据图与查询图中的通性建立RDF相邻谓词路径（RAPP）索引，将数据图结构转化为传入-传出双向谓词路径结构以确定查询顶点的搜索空间，并加快顶点的过滤；接着，通过整数线性规划（ILP）问题计算建模将复杂RDF查询图结构分解为若干结构简单的查询子图，通过分析RDF顶点在查询图中的相邻子图结构与特征，确立查询顶点的选择性以确定最优切分方式；然后，通过RDF顶点选择性与相邻子图的结构特征来缩小查询顶点的搜索空间范围，并在数据图中找到符合条件的RDF顶点；最后，遍历数据图以找到与查询子图结构相匹配的子图结构，将得到的子图进行连接并将其作为查询结果输出。实验采用控制变量法，比较了RTPS、RDF子图匹配（RSM）、RDF-3X、GraSS与R3F的查询响应时间。实验结果充分表明，与其他4种方法相比，当查询图复杂度高于9时，RTPS的查询响应时间更短，具有更高的查询效率。     

不确定图上的高效top-k近邻查询处理算法

图的不确定性普遍存在,研究不确定图的高效查询处理具有重要意义.文中提出了不确定图上一种新型查询——近邻查询.给定一个查询标签集R和距离约束σ,在不确定图G上进行近邻查询是要找到标签集包含R并且任意两个顶点间距离不超过σ的匹配顶点集.为解决该问题,文中首先提出了“可靠期望距离”,然后基于可靠期望距离建立了高效的近邻关系图...     

基于路径索引的密集邻域图数据查询方法研究

随着社交网络、生物信息以及web挖掘等应用的不断发展,图结构数据的存储和查询处理越来越得到重视。但是,针对顶点邻域非常密集的场合,如何提高此类顶点的查询效率,现有的研究相对较少。论文在分析了顶点密集领域数据的特点后,提出了一种对顶点密集邻域建立路径索引的策略,有效地解决了此类查询的效率。首先分析顶点密集的邻域的查询模式,并在这些模式上建立路径索引,然后采用B 树方法,对路径索引的存储、更新和查找方法进行了设计实现,最后,采用图数据库NEO4J为基础,对路径索引存储空间和查询性能进行了测试,测试表明,虽然路径索引会占用存储空间,但是能够提高特定的查询处理的性能。     

基于包含度的子图匹配方法

子图匹配是图论中最基本的操作.研究子图匹配的一个变种,即：在一个节点拥有若干元素的大图数据库中,找到与给定查询图结构同构并且对应节点元素的加权集合包含度大于给定值的所有子图,称作基于包含度的子图匹配（subgraph matching with inclusion degree,简称SMID）.该查询能够应用于多种场景,包括论文检索、社区发现、企业招聘等.为高效实现SMID,设计了同时包含节点元素和图结构信息的数据签名与查询签名,在离线处理阶段,利用数据签名为数据图建立动态签名树（DS-Tree）,以加快在线处理时图节点的匹配过程.为解决DS-Tree占用空间大的问题,设计了一种DS-Tree压缩方法,在对查询效率影响不大的情况下减小了索引空间.为进一步加快查询效率,还提出了支配子图查询算法.在真实数据和人工数据上的实验结果表明,所提出的方法在效率和扩展性方面优于现有其他方法.     

基于Voronoi划分的位置数据KNN查询处理方法

K最近邻(KNN)查询是空间数据查询研究的重要内容。目前的KNN查询方法在处理大规模的位置数据时,存在着更新和查找失衡的问题,导致查询效率较低。因此,提出基于Voronoi划分的位置数据KNN查询处理方法。首先,创建了一个二级空间索引结构——VRI,包含VHash和VR树两部分。一级索引结构VHash表示Voronoi图的直邻;二级索引结构VR树,按照各Voronoi单元所在的最小矩形区域的重叠面积,自下而上地生成对应的R树。其次,基于VRI索引结构提出了位置数据的KNN查询算法及动态维护算法,在KNN查询方法中,采用VR树进行定位,VHash查找K近邻,能够有效地对查询点定位,查找速度快。再次,针对数据更新的情况,索引结构也能够及时更新,在更新的时间段内,对于位置数据随时间变化的KNN查询,提出了利用记录表进行有效查询的方法。最后,实验表明,提出的基于Voronoi划分的空间索引结构和其对应的KNN查询算法均具有较好的性能和适应性。     

基于Voronoi图的方向区域查询方法

针对空间中方向区域查询效率不高的问题,通过引入Voronoi图,利用其特性对数据空间进行划分,提出了基于Voronoi图的方向区域查询方法.该方法在基于Delaunay三角网生成的Voronoi图索引结构基础上,将首结点与查询对象连线形成有向线段,利用Voronoi图可以通过邻接生成点延展的特点确定查询对象的位置,通过...     

一种基于受限网络的移动对象索引结构

为了提高受限网络中移动对象索引效率和满足近邻查询需求,基于FNR-Tree索引结构和Geohash编码算法,提出一种能够满足近邻查询的移动对象索引结构RNR(restricted network R-Tree).通过添加哈希表、链表等辅助索引结构来提升索引结构操作效率,融合Geohash编码和相关算法来使得索引结构能高效满足近邻查询的需求.通过将指定区域按一定规则划分,可使得索引结构具备在不规则范围查询的能力.使用旧金山市地理数据和移动对象数据对索引结构性能进行了测试,结果表明RNR具有较高索引结构操作效率,并且能够高效地提供窗口查询和近邻查询的功能.     

MapReduce框架下基于R-树的k-近邻连接算法

针对大规模空间数据的高性能k-近邻连接查询处理,研究了MapReduce框架下基于R-树索引的k-近邻连接查询处理。首先利用无依赖并行和串行同步计算的形式化定义抽象了MapReduce并行编程模型,基于此并行计算模型抽象,分别提出了 R-树索引快速构建算法和基于 R-树的并行 k-近邻连接算法。在索引构建过程中,提出一种采样算法以快速确立空间划分函数,使得索引构建符合无依赖并行和串行同步计算抽象,在MapReduce框架下非常容易进行表达。在k-近邻连接查询过程中,基于构建的分布式R-树索引,引入k-近邻扩展框限定查询范围并进行数据划分,然后利用 R-树索引进行 k-近邻连接查询,提高了查询效率。从理论上分析了所提出算法的通信和计算代价。实验与分析结果表明,该算法在真实数据集的查询上具有良好的效率和可扩展性能,可以很好地支持大规模空间数据的k-近邻连接查询处理,具有良好的实用价值。     

Structure and attribute index for approximate graph matching in large graphs

The increasing popularity of graph data in various domains has lead to a renewed interest in developing efficient graph matching techniques, especially for processing large graphs. In this paper, we study the problem of approximate graph matching in a large attributed graph. Given a large attributed graph and a query graph, we compute a subgraph of the large graph that best matches the query graph. We propose a novel structure-aware and attribute-aware index to process approximate graph matching in a large attributed graph. We first construct an index on the similarity of the attributed graph, by partitioning the large search space into smaller subgraphs based on structure similarity and attribute similarity. Then, we construct a connectivity-based index to give a concise representation of inter-partition connections. We use the index to find a set of best matching paths. From these best matching paths, we compute the best matching answer graph using a greedy algorithm. Experimental results on real datasets demonstrate the efficiency of both index construction and query processing. We also show that our approach attains high-quality query answers.     

支持动态图数据的子图查询方法

近年来,子图查询作为图数据库管理的一项重要课题受到国内外学者的广泛关注。在现实应用中大部分图数据是频繁更新的,而现有方法对图数据的频繁更新的维护代价较高。子图查询本身就是NP完全问题,在动态图数据上子图查询问题就变得更加困难。针对上述问题,提出了支持动态图数据的子图查询方法。该方法首先构造出每张图的拓扑层次序列作为索引,在序列中加入标号以便数据更新后对索引进行维护,再根据序列间的匹配关系过滤出候选集合,最后采用图同构算法验证候选集中的图,最终得到结果集合。该方法的索引构造简单且体积小,并且在图数据库更新后无需重构索引,不仅支持动态图数据上的子图查询,在静态图数据上也表现出良好的性能。     

大规模标签图中的动态Top-K兴趣子图查询

针对传统算法由于时间或空间复杂度过高而难以实现规模大且动态变化情况下标签图的Top-K子图查询问题,提出一种适用于大规模标签图的动态Top-K兴趣子图查询方法DISQtop-K。该方法建立了包括节点拓扑结构特性（NTF）索引和边特性（EF）索引的图拓扑结构特性（GTSF）索引,利用该索引可有效剪枝过滤不满足限制条件的无效节点及边;基于GTSF索引提出了多因素候选集过滤策略,通过对查询图候选集进一步剪枝以获得较少的候选集;考虑到图的动态变化可能对匹配结果产生影响,提出了Top-K兴趣子图匹配验证方法——DISQtop-K,将匹配验证过程分为初始匹配和动态修正两个阶段,以尽可能保证查询结果的实时、准确。大量实验结果表明,相比RAM、RWM算法,DISQtop-K方法的索引创建时间较短且占用空间较少,能有效处理大规模标签图中的动态Top-K兴趣子图查询。     

基于信息熵的子图匹配算法

子图查询是指输入一个图数据库和查询子图,输出图数据库中包含查询子图的图集合,它广泛应用于社会网、生物网和信息网的查询应用中。目前的子图查询算法大多采用静态消耗测算模式,此类测算模式在图中点数和连接边数呈指数分布时,会在少数节点上花费较多时间遍历其邻节点,导致查询算法效率低下。根据信息熵在信息度量中的作用,将条件信息熵作为启发式匹配的依据,提出了基于信息熵的子图匹配算法。实验表明,基于信息熵的子图匹配算法具有更高的查询效率,且在指数分布的数据集上效果更明显。     

SQM:基于Spark的大规模单图上的子图匹配算法

针对大规模数据图下基于回溯法的子图查询算法的准确率低、开销大等问题，为提高查询准确率，降低大图下的查询开销，提出一种基于Spark的子图匹配（SQM）算法。首先根据结构信息过滤数据图，再将查询图分割成基本查询单元；然后对每一个基本查询单元分别匹配后进行Join操作；最后运用并行化提高了算法的运行效率，减小了搜索空间。实验结果表明，与Stwig、TurboISO算法相比，SQM算法在保证查询结果不变的情况下，速度提高了50%。     

基于RDF图结构切分的高效子图匹配方法

针对在SPARQL查询处理中,随着查询图结构逐渐复杂而导致基于图的查询效率愈发低下的问题,通过分析几种资源描述框架（RDF）图的基本结构,提出了一种基于查询图结构切分的子图匹配方法——RSM。首先,将查询图切分为若干结构简单的查询子图,并通过相邻谓词结构索引来定义查询图节点的搜索空间;然后,通过相邻子图结构来缩小搜索空间范围,在数据图中根据搜索空间中的搜索范围找到符合的子图结构;最后,将得到的子图进行连接并作为查询结果输出。将RSM与RDF-3X、R3F、GraSS等主流查询方法作比较,对比了各方法在不同数据集上对于复杂程度不同的查询图的查询响应时间。实验结果充分表明,与其他3种方法相比,在处理结构复杂的查询图时,RSM的查询响应时间更短,具有更高的查询效率。     

Fast processing of graph queries on a large database of small and medium-sized data graphs

We propose a new way of indexing a large database of small and medium-sized graphs and processing exact subgraph matching (or subgraph isomorphism) and approximate (full) graph matching queries. Rather than decomposing a graph into smaller units (e.g., paths, trees, graphs) for indexing purposes, we represent each graph in the database by its graph signature, which is essentially a multiset. We construct a disk-based index on all the signatures via bulk loading. During query processing, a query graph is also mapped into its signature, and this signature is searched using the index by performing multiset operations. To improve the precision of exact subgraph matching, we develop a new scheme using the concept of line graphs. Through extensive evaluation on real and synthetic graph datasets, we demonstrate that our approach provides a scalable and efficient disk-based solution for a large database of small and medium-sized graphs.