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.     

选择-验证-过滤:一种迭代的子图包含查询处理机制

近年来,图模型广泛应用于生物信息、计算化学、语义网等领域.目前,"过滤-验证"机制被广泛用于子图包含查询,即首先根据图数据的特征构造索引,然后根据索引产生候选集,最后对候选集中的每一个图进行子图同构验证.在这类算法中,"过滤"阶段是关注的重点,力争过滤掉更多的数据;而"验证"阶段则只是单纯地进行候选图子图同构检测,并没有进一步优化查询性能的可能.因此,提出了一种新的子图包含查询的迭代处理机制:"选择-验证-过滤",可利用从子图同构验证过程中得到的信息,结合数据库中图数据之间的相关关系,进行迭代查询处理.该机制首先选择数据库中的图与查询图进行同构验证,然后根据本次验证得到的信息,结合图数据之间的子图映射关系,进行迭代查询处理.一旦子图同构验证成功则可直接获得查询结果,而若验证不成功,则可以缩小下次迭代的查询搜索空间.为提高验证成功概率,提出了一种基于搜索空间预测的图选择策略.大量实验表明,该算法具有较"过滤-验证"机制更高的查询处理性能.     

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。     

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。     

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.     

时序图中Top-k稠密子图查询算法研究

稠密子图的查询是图分析领域的重要研究问题之一,在社交用户相关性分析、Web中社群分析等方面都有着广泛的应用.目前,关于稠密子图查询的研究工作主要基于静态图.而在实际应用中,时序信息会对稠密子图查询产生重要的影响,使得图拓扑结构随时间序列不断发生变化,包含的信息量也不断增加,使得已有的针对静态图的查找方法不再适用于时序图.因此,如何高效地在时序图上查找稠密子图仍然是一个挑战.为了解决上述挑战,首先规范化地定义了基于时序图的稠密子图查找问题;然后,根据图的拓扑结构和包含时间标签的边之间的相似度,提出一种基于阈值的近似查找算法DTS-base.为了加快算法的收敛速度,提出了一个基于快速计算最大相似度时间片的优化算法DTS-opt.最后,通过在真实数据集上的实验,证明了所提算法的高效性和可扩展性.     

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.     

一种基于双哈希编码的超图集合查询方法

图数据查询就是在图数据库中查询出满足查询条件的图数据集,索引的构建和查询算法是影响查询效率的关键因素。为在超图查询过程快速、有效得到被查询图q包含的索引项,提出基于双哈希编码的超图集合查询方法。该方法主要利用双哈希的探查序列,让关键字均匀散列在表中各位置,避免存储过程存在的冲突,实现索引的快速查找。实验结果表明,该方法能够减少候选集生成时间和规模,提高查询效率。     

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。     

图结构XML文档上子图查询的高效处理算法

研究了图结构XML数据上子图查询处理,给出了一系列高效的处理算法.基于可达编码,首先提出基于哈希的结构连接算法(HGJoin)来处理图结构XML数据上的可达查询.然后,该算法被扩展来处理特殊的二分图查询.基于这些算法和所给出的代价模型,提出了一般DAG子图查询的处理算法和查询优化策略.这些算法经过简单修改即可有效地处理一般的子图查询.理论分析和实验结果表明,算法具有较高的效率.     

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。     

双网络中影响力凝聚子图发现算法

双网络由物理图和概念图构成，其中物理图和概念图共享网络结点集合而具有不同边集合.物理图中边表示结点间实际存在的关系；概念图中边表示结点间的相似程度，通常由计算得出.最近，从双网络中发现凝聚子图，即物理图中连通且概念图中稠密的子图受到研究者的广泛关注，在研讨会筹备、商品推荐和致病基因发现等真实场景中具有广泛应用.但现有研究鲜有考虑双网络中凝聚子图的影响力.为此：1）提出一种基于最小边权重定义的影响力凝聚子图，即影响力k-连通truss(k-ICT)子图模型.k-ICT子图模型能够有效刻画子图在双网络中的重要性且对低影响力边鲁棒. 2）由证明可知，发现影响力最大的k-ICT子图是NP-难的，因此提出一种基于概念图边等价类划分的CT索引结构.利用索引的概要图，能够根据不同的k值，快速发现包含所有k-ICT子图的候选子图. 3）提出了基于全局枚举删除和局部子图扩展的精确算法Exact-G kICT和Exact-LkICT，用于发现top-r具有最大影响力的k-ICT子图.通过大量在真实数据集上的实验，验证算法的高效性和有效性.     

一种有效的图索引查询算法

图是一种很强大的工具,在许多应用领域如化学化合物,生物信息,XML文档,图像处理和社会网络等应用中它可以表示其对象及它们之间的关系,而且在模式化复杂的结构数据时图发挥了越来越重要的作用.图的一个最基本的操作是图的查询处理,经典的图查询问题是给出图数据库和一个查询图,从图数据库中找出那些包含查询图作为子图的图.在本文中对于给定的查询图提出了一种有效的索引策略,在图数据库中选取具有判别力的树作为特征树,对这些特征树进行编码,将结构之间的比较转化为编码序列之间的比较,并利用特征树建立索引,提出了两种剪枝策略,过滤掉数据库中与查询图不是精确匹配的图.实验验证了所提出查询处理算法的有用性和有效性.     

近似图包含搜索和索引技术的研究

在对图形数据库中的几种有代表性的传统相似性搜索及索引构造方法进行总结分析的基础上,探讨了近似图包含搜索区别于传统相似性搜索的特征,并且提出了一种针对近似图包含搜索的基于覆盖率和支持度对频繁子模式进行筛选的索引构造算法。实验结果验证了该方法的有效性。     

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。     

NVSA:一种具有可变节点值的查询图搜索算法

图模型作为一种重要的数据结构,常被应用于众多不同领域并被广泛研究。随着图数据规模的日益增大,大图上的子图搜索问题变得极为重要。然而,目前已有的研究成果在大图上的执行效率并不太理想,而且没有考虑查询图上存在节点值可变的情况。为解决具有可变节点值的查询图在大图上的搜索问题,本文提出基于双索引的NVSA算法。首先通过合并相邻同类点构建CP索引和Vin索引,然后根据索引结构优化加速子图搜索算法。真实数据集上的实验表明,NVSA算法具有有效性和高效性。     

基于图连通支配集的子图匹配优化算法

在子图匹配过程中,随着图规模不断增长,匹配时间呈现指数爆炸的趋势.对此,提出一种基于图连通支配集的子图匹配优化算法VF-SMDS.根据贪心算法构建查询图的最小连通支配子图;通过代价模型计算最小连通支配子图节点的匹配代价,构建最优k查询节点匹配序列;通过支配节点的结构特征缩小查询节点搜索空间范围,在数据图中遍历到满足要求的节点,得到最终答案集.实验将VF-SMDS与GADDI、SPath、VF2++、VF3和SubISO方法进行对比.实验结果表明,在处理较大规模子图匹配问题时,VF-SMDS查询效率更高.     

基于最大间隙空间映射的高维数据索引技术

在基于高维索引技术的相似性查询处理中,通常通过过滤那些不包含任何查询结果的非活动子空间来不断缩减搜索空间.但是在活动子空间中,有些可能根本就不包含任何查询结果,这样的活动子空间被称为假活动子空间.显然,查询处理性能会随着假活动子空间访问次数的增加而下降.这一问题在高维数据情况下将会变得更加严重,实验显示出随着维数的增加,假活动子空间的访问次数也会增加.为了解决这一问题,提出了一种空间映射方法来减少这种不必要的访问.对于一个给定的查询,可以通过在映射空间内进一步精炼该查询来过滤假活动子空间.为了提高映射空间内查询精炼的处理效率,提出了一个最大间隙空间映射策略--MaxGapMapping.基于这种映射方法,设计并实现了一种新的索引结构--MS-tree,给出了索引的构建算法和范围查询处理算法.最后对MS-tree及其他索引结构的性能进行了详细的比较和分析.