一种适用于大图的k步可达性查询算法

1

作者 同正南 卜天明 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2024年第S01期651-660,共10页

k步可达查询用于在给定的有向无环图(Directed Acyclic Graph,DAG)中回答两点之间是否存在长度不超过k的路径。针对现有方法的索引规模大、查询处理效率低的问题,提出了一种构建在大图上的基于树覆盖的倍增索引来提高索引查询效率,并结... k步可达查询用于在给定的有向无环图(Directed Acyclic Graph,DAG)中回答两点之间是否存在长度不超过k的路径。针对现有方法的索引规模大、查询处理效率低的问题,提出了一种构建在大图上的基于树覆盖的倍增索引来提高索引查询效率,并结合GRAIL算法和改进的FELINE算法对本身就不可达查询点对进行剪枝。基于19个真实的数据集进行了实验测试,并将所提算法与现有算法在构建索引大小、索引时间、查询时间3个指标上进行了实验对比。实验结果验证了所提算法的高效性。 展开更多

关键词 k步可达性查询 倍增索引 索引标签 树覆盖 在线搜索

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基于参考节点嵌入的图可达性查询 被引量：2

2

作者 温菊屏 胡小生 +1 位作者 林冬梅 曾亚光 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2016年第7期1998-2005,2045,共9页

针对k步可达性查询算法无法解决带距离约束的图可达性查询问题,提出基于参考节点嵌入的图可达性查询算法。首先,从所有节点中选出极少数有代表性的全局参考节点,预先计算所有节点与全局参考节点之间的最短路径距离;然后,采用最短路径树... 针对k步可达性查询算法无法解决带距离约束的图可达性查询问题,提出基于参考节点嵌入的图可达性查询算法。首先,从所有节点中选出极少数有代表性的全局参考节点,预先计算所有节点与全局参考节点之间的最短路径距离;然后,采用最短路径树和范围最小值查询技术求得局部参考节点;接着,利用三角不等式关系得到查询点对距离范围;最后,根据查询条件中的距离值与查询点对距离范围上、下限值的大小关系,可快速得出可达性结论。针对社会关系网络和公路网络数据,将所提算法与Dijkstra算法、K-Reach算法进行实验对比测试。相较于K-Reach算法,其索引建立时间小4个数量级,其索引规模小2个数量级;相较于Dijkstra算法,在公路网络和社会关系网络中,直接得出可达性结论的比例分别为92%和78.6%,其查询时间大大缩短,分别降低了95.5%和92%。实验结果表明:所提算法能够通过使用较小的索引开销,实现在线查询计算复杂度的降低,可很好地解决既适用于有权图又适用于无权图带距离约束的可达性查询问题。 展开更多

关键词 k步可达性查询 带距离约束的图可达性查询 参考节点嵌入 三角不等式关系 最短路径树

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BiRch:一种处理k步可达性查询的双向搜索算法 被引量：12

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作者 周军锋 陈伟 +1 位作者 费春苹 陈子阳 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第8期50-60,共11页

针对现有方法低效或索引规模庞大的问题,提出一种双向搜索算法Bi Rch。当判断顶点u是否满足k步可达顶点v时,首先比较u的出度和v的入度,优先处理度小的顶点。其优点体现在使用较小的索引,同时避免由于u的出度过大所带来的效率下降问题;... 针对现有方法低效或索引规模庞大的问题,提出一种双向搜索算法Bi Rch。当判断顶点u是否满足k步可达顶点v时,首先比较u的出度和v的入度,优先处理度小的顶点。其优点体现在使用较小的索引,同时避免由于u的出度过大所带来的效率下降问题;提出基于双向广度层数和双向拓扑层数的剪枝策略来辅助过滤,减少需要访问的顶点数量。基于19个真实数据集进行测试,实验结果从索引构建时间、索引大小、查询响应时间、处理顶点数量以及扩展性方面验证了所提方法相对于现有方法的高效性。 展开更多

关键词 k步可达性查询 双向搜索 广度层数 拓扑层数

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一种新的基于递归分解的图可达性查询算法 被引量：2

4

作者 范时平 潘淑琴 罗启涵 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2014年第12期3591-3595,3598,共6页

针对现实中许多超大规模图可达性查询的问题,提出了一种新的基于递归分解的算法,即将原图递归分解成一系列生成树和剩余图两类子图,并通过分别查询这两类子图来减少查询开销。相比于区间标记、链分解、2-hop标签和路径树等传统算法,该... 针对现实中许多超大规模图可达性查询的问题,提出了一种新的基于递归分解的算法,即将原图递归分解成一系列生成树和剩余图两类子图,并通过分别查询这两类子图来减少查询开销。相比于区间标记、链分解、2-hop标签和路径树等传统算法,该算法不仅空间开销更小,且时间复杂度更低。仿真实验表明,该算法对处理大规模有向图可达性问题上存储规模更小且查询效率更高。 展开更多

关键词 有向图 生成树 可达性查询 递归图分解

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低冗余计算的可达性查询保持图压缩策略 被引量：1

5

作者 赵丹枫 林俊辰 +2 位作者 宋巍 王建 黄冬梅 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2020年第2期510-517,共8页

针对可达性查询保持图压缩(QPGC)算法存在冗余计算的问题,提出了一种高性能压缩策略。在求解顶点的祖先后代集阶段,针对普通图数据,提出一种基于拓扑排序的求解算法TSB,首先将图数据顶点拓扑排序,然后沿拓扑序列顺序(逆序)求解顶点的祖... 针对可达性查询保持图压缩(QPGC)算法存在冗余计算的问题,提出了一种高性能压缩策略。在求解顶点的祖先后代集阶段,针对普通图数据,提出一种基于拓扑排序的求解算法TSB,首先将图数据顶点拓扑排序,然后沿拓扑序列顺序(逆序)求解顶点的祖先(后代)集,避免了求解顺序不明确导致的冗余计算;针对最长路径较短的图数据,提出一种基于图聚合运算的求解算法AGGB,可在确定次数的聚合运算内完成顶点的祖先和后代集的求解。在求解可达性等价类阶段,提出一种分段统计剪枝算法PSP,先对祖先后代集分段统计,再比较统计值以实现粗匹配,剪除了部分不必要的精细匹配。实验结果表明,与QPGC算法相比:在祖先后代集求解阶段,TSB和AGGB在不同数据集上的性能平均提升94.22%和90.00%;在求解可达性等价类阶段,PSP算法在大部分数据集上性能提升超过70%;随着数据集的增大,TSB和AGGB配合PSP算法,性能提升了近28倍。理论分析和模拟实验表明,该策略与QPGC算法相比冗余计算更少、压缩速度更快。 展开更多

关键词 可达性查询 图压缩 查询保持 图数据 拓扑排序 聚合运算

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基于距离阈值的不确定图可达性查询处理 被引量：1

6

作者 张炜 翟秋瑛 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2012年第10期2164-2169,共6页

在不确定数据的处理中,不确定图作为典型的数据模型得到了广泛的关注,研究的内容包括基于不确定图的子图匹配、最近邻查询及连接查询等,本文研究基于距离阈值的不确定图可达性查询,即给定不确定图及图中任意两点s、t和距离阈值d,返回s和... 在不确定数据的处理中,不确定图作为典型的数据模型得到了广泛的关注,研究的内容包括基于不确定图的子图匹配、最近邻查询及连接查询等,本文研究基于距离阈值的不确定图可达性查询,即给定不确定图及图中任意两点s、t和距离阈值d,返回s和t的d可达的概率.提出一种基于随机抽样的可达性查询处理算法.定义了一种不确定图可能图实例的分类树模型.为了提高图实例分类的获取效率,提出基于双向遍历的优化分类树模型.设计了基于图实例类抽样的可达性查询处理算法并通过理论分析和实验验证了算法的性能. 展开更多

关键词 不确定图 可达性查询 分类树 抽样

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有向图上的广义可达性查询处理方法

7

作者 富丽贞 孟小峰 《计算机科学与探索》 CSCD 2012年第7期577-585,共9页

随着社会网络、生物信息学、本体等应用的迅速发展,如何在图上进行高效的信息检索成为一个亟待解决的问题。两点间可达性查询是一种常见的查询方式,目前针对此类查询已经提出了许多算法。但是在一些应用中,这种查询语义并不能满足用户... 随着社会网络、生物信息学、本体等应用的迅速发展,如何在图上进行高效的信息检索成为一个亟待解决的问题。两点间可达性查询是一种常见的查询方式,目前针对此类查询已经提出了许多算法。但是在一些应用中,这种查询语义并不能满足用户需求。基于此,提出了两种广义可达性查询语义。研究了如何在大图上进行高效的广义可达性查询的问题,依据Path-tree编码的特性提出了一种新的二级索引机制——RB+索引。基于RB+索引,针对不同类型查询提出了两种高效的查询处理方法。该方法充分利用Path-tree编码的特性,有效地处理广义可达性查询。通过实验对提出的索引和查询算法进行了验证。 展开更多

关键词 广义可达性查询 Path—tree编码 RB+索引

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标签约束图上的k步可达性查询

8

作者 杜明 邢瑞萍 +1 位作者 周军锋 谭玉婷 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2022年第12期283-292,共10页

标签约束图上的k步可达性查询问题,回答了在一个标签约束图上两点之间是否存在一条长度不大于k的路径并且这条路径上的标签都在用户给定的标签集中的问题。标签约束图上的k步可达性查询问题在现实中有着广泛的应用,然而现有算法无法直... 标签约束图上的k步可达性查询问题,回答了在一个标签约束图上两点之间是否存在一条长度不大于k的路径并且这条路径上的标签都在用户给定的标签集中的问题。标签约束图上的k步可达性查询问题在现实中有着广泛的应用,然而现有算法无法直接回答这个问题。因此,首先提出LK2H算法。LK2H算法主要包括构建索引和查询两个步骤。第一步是给图上的所有顶点构建一组包含k和标签信息的2-Hop索引,第二步是基于构建好的索引进行查询。在查询时,为了尽可能地为用户返回更多的信息,LK2H算法优化了一类不可达查询的返回结果:当用户无法明确所有的标签类型,不能给出完整的标签约束,进而导致查询结果为不可达时,将完整的标签集返回给用户。其次,提出优化算法LK2H+。LK2H+算法通过构建部分顶点的2-Hop索引进一步缩减索引大小和索引的构建时间,并基于构建好的索引进行查询。查询时,需要对顶点按照是否构建了索引进行分类讨论。最后,基于15个真实数据集进行测试。实验结果表明,LK2H算法和LK2H+算法都可以高效地解决标签约束图上的k步可达性查询问题。 展开更多

关键词 标签约束图 k步可达性查询 2-Hop索引 顶点覆盖 图论

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X-Hop:传递闭包的多跳数压缩存储和快速可达性查询 被引量：4

9

作者 舒虎 崇志宏 +2 位作者 倪巍伟 卢山 徐立臻 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2012年第3期144-148,共5页

海量图数据上的可达性查询是图数据管理的基本问题。目前解决这个问题的基本方法是对可达关系传递闭包进行压缩存储,再辅以快速查询算法来回答两顶点是否可达。在此基础上,重点研究了稠密图条件下可达传递闭包的高压缩比存储和有效查询... 海量图数据上的可达性查询是图数据管理的基本问题。目前解决这个问题的基本方法是对可达关系传递闭包进行压缩存储,再辅以快速查询算法来回答两顶点是否可达。在此基础上,重点研究了稠密图条件下可达传递闭包的高压缩比存储和有效查询算法,提出了多跳(简称为X-Hop)压缩存储方法。通过采用生成树的结构对2-Hop中的中心顶点进行组织,X-Hop存储有效地降低了2-Hop方法中需要记录的索引点数量,从而极大地提高了压缩比。实验证明,X-Hop在索引的规模上要远远小于2-Hop存储,并且在查询效率上也取得优势。 展开更多

关键词 X-Hop 可达性查询 2-Hop标记 传递闭包压缩

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基于双向双区间标签实现k步可达性查询 被引量：5

10

作者 宋亚青 武优西 +1 位作者 刘靖宇 李艳 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2018年第3期178-181,共4页

近年来,图的可达性查询已经成为一个研究热点。传统的可达性查询算法——GRAIL在处理k步可达性查询时具有较高的查询效率,但不适合处理不同分支顶点之间的k步可达性查询。为了解决上述问题,提出了一种新的双向双区间标签索引,进而实现了... 近年来,图的可达性查询已经成为一个研究热点。传统的可达性查询算法——GRAIL在处理k步可达性查询时具有较高的查询效率,但不适合处理不同分支顶点之间的k步可达性查询。为了解决上述问题,提出了一种新的双向双区间标签索引,进而实现了RE-GRAIL算法,从而有效解决了k步可达性查询问题。最后,在5个不同特征的数据集上进行实验,并从索引构建时间、索引大小、查询时间、扩展性4个方面进行验证。实验结果表明,与众多同类算法相比,RE-GRAIL算法具有更好的性能。 展开更多

关键词 k步可达性查询 不同分支 双向 双区间

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面向大图的可达性查询处理算法 被引量：4

11

作者 陈子阳 陈伟 +1 位作者 李娜 周军锋 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期582-595,共14页

图的可达性查询处理是生物信息领域的热点问题之一,用于测定蛋白质交互网络中任意两个蛋白质分子间是否存在交互作用.针对已有在可达查询比例增大时在线搜索算法效率下降明显及性能不稳定的问题,提出优化的OPT-R算法.首先,提出最优生成... 图的可达性查询处理是生物信息领域的热点问题之一,用于测定蛋白质交互网络中任意两个蛋白质分子间是否存在交互作用.针对已有在可达查询比例增大时在线搜索算法效率下降明显及性能不稳定的问题,提出优化的OPT-R算法.首先,提出最优生成树的概念,使得采用最优生成树的OPT-R算法可以在常量时间回答更多的可达查询;同时提出基于栈的互逆拓扑顺序,使得OPT-R可以在常量时间回答更多的不可达查询.作者还提出相应的最优生成树及互逆拓扑顺序生成算法,并通过实验对基于20个不同规模的真实数据集从不同角度对算法的高效性进行了验证. 展开更多

关键词 大图 有向无环图 可达性查询处理 最优生成树

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图数据隐私保护可达性查询算法研究 被引量：2

12

作者 尹树祥 靳婷 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期167-172,共6页

数据库领域越来越多的数据通过图的结构进行存储,随着图数据规模的快速增长和云计算的兴起,数据拥有者希望将数据外包给具有强大计算能力的服务商为其客户提供查询服务。为解决数据库中的可达性查询问题,提出一种隐私保护的可达性索引... 数据库领域越来越多的数据通过图的结构进行存储,随着图数据规模的快速增长和云计算的兴起,数据拥有者希望将数据外包给具有强大计算能力的服务商为其客户提供查询服务。为解决数据库中的可达性查询问题,提出一种隐私保护的可达性索引和查询方法。对原始的2-hop索引构建方法进行优化,设计max ISCover启发式方法,给出根据人工节点添加算法建立pp-2-hop索引的unify IS和unify LS算法,并在此基础上,给出基于密文域的优化可达性查询方法。实验结果表明,基于max ISCover优化方法和unify IS算法建立的索引大小相比于基于原始2-hop索引的方法减小1个-2个数量级。 展开更多

关键词 图数据 可达性查询 2-hop索引 隐私保护 人工节点 查询服务

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基于索引的并行图可达性查询算法 被引量：1

13

作者 迟贺宇 秦小麟 +1 位作者 李瑭 费珂 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2022年第12期2675-2681,共7页

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... 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. 展开更多

关键词 图数据库 可达性查询 索引结构 并行 深度优先搜索

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面向大规模图数据的分布式可达性索引与查询策略 被引量：2

14

作者 夏秀峰 张刘畅 刘向宇 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期65-72,共8页

针对构建大规模图数据可达性索引时的构建时间长、存储代价高和响应时间长等问题,提出一种分布式可达性索引与查询策略(DRIQ)。在不破坏原图中节点可达性的前提下,将大规模图划分成若干小规模子图,并对每个子图分布式并行地创建可达性索... 针对构建大规模图数据可达性索引时的构建时间长、存储代价高和响应时间长等问题,提出一种分布式可达性索引与查询策略(DRIQ)。在不破坏原图中节点可达性的前提下,将大规模图划分成若干小规模子图,并对每个子图分布式并行地创建可达性索引,从而提高可达性索引创建效率。给出保持图划分后各子图内节点间以及子图间节点可达性的方法,从而保证基于DRIQ进行可达性查询的正确性。实验结果表明,与传统可达性查询方法相比,该策略具有高效性和可扩展性。 展开更多

关键词 大规模图数据 图划分 分布式 可达性索引 可达性查询

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有向无环图上k步可达查询优化算法 被引量：5

15

作者 杜明 杨安平 +2 位作者 周军锋 陈子阳 杨云 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2020年第2期426-433,共8页

k步可达查询用于在给定的有向无环图(DAG)中回答两点之间是否存在长度不超过k的路径。针对现有方法的索引规模大、查询处理效率低的问题,提出一种基于部分点的双向最短路径索引来提升索引的可达信息覆盖率,并提出一组优化规则来减小索... k步可达查询用于在给定的有向无环图(DAG)中回答两点之间是否存在长度不超过k的路径。针对现有方法的索引规模大、查询处理效率低的问题,提出一种基于部分点的双向最短路径索引来提升索引的可达信息覆盖率,并提出一组优化规则来减小索引规模;然后提出基于简化图的正反互逆拓扑索引来加速回答不可达查询;最后提出远距离优先的双向遍历策略来提高查询处理的效率。基于21个真实数据集(如引用网络、社交网络等)的实验结果表明,相比已有的高效方法PLL及BFSI-B,所提出的算法具有更小的索引规模和更快的查询响应速度。 展开更多

关键词 有向无环图 k步可达性查询 hop点最短路径索引 双向互逆拓扑索引 双向遍历

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标签约束可达查询的高效处理方法

16

作者 杜明 杨云 +2 位作者 周军锋 陈子阳 杨安平 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2020年第9期1949-1960,共12页

基于标签约束的可达性查询s→Lt用于回答给定图中顶点s到顶点t是否存在路径标签属于L的有向路径.针对现有方法索引构建时间长、索引规模大、查询效率低的问题,首先基于k个点构建双向路径标签索引,并提出相应的优化措施减小索引规模,以... 基于标签约束的可达性查询s→Lt用于回答给定图中顶点s到顶点t是否存在路径标签属于L的有向路径.针对现有方法索引构建时间长、索引规模大、查询效率低的问题,首先基于k个点构建双向路径标签索引,并提出相应的优化措施减小索引规模,以此来加速可达查询的处理速度.由于其索引没有完全覆盖可达查询,虽然索引规模小,但仍然无法避免查询过程中的图遍历操作.为此,进一步提出覆盖所有可达信息的双向路径标签索引,基于该索引,查询处理时可以完全避免图上的遍历操作.最后,基于多个真实数据集进行测试,实验结果从索引大小、索引构建时间和查询响应时间方面验证了所提方法相对现有方法具有索引规模小、索引时间短且查询响应快的优势. 展开更多

关键词 图数据管理 有向图 可达性查询处理 标签约束可达性 双向路径标签索引

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不可达顶点剪枝算法及其在最短路径中的应用

17

作者 李艳 王阳阳 +1 位作者 张红岩 武优西 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2020年第15期51-57,共7页

k步可达性查询用于回答图G中从顶点u到达顶点v最多k步是否存在路径,但其多用于无权图的可达性研究。针对加权图,在图中构建了最早到达、逆向最早到达和最晚到达等三个索引,并应用这三个索引实现对不可达顶点的快速剪枝,从而有效地缩减... k步可达性查询用于回答图G中从顶点u到达顶点v最多k步是否存在路径,但其多用于无权图的可达性研究。针对加权图,在图中构建了最早到达、逆向最早到达和最晚到达等三个索引,并应用这三个索引实现对不可达顶点的快速剪枝,从而有效地缩减了加权图的规模。运用该方法建立索引并剪枝顶点的时间复杂度与空间复杂度分别为O(n+e)和O(n),这里n和e分别为图中顶点的数目和边的数目。该方法可以与Dijkstra算法、Floyd算法和A*算法等多种传统算法相结合,并应用于最短路径求解,从而提高传统算法计算性能。最后以物流配送网络为例进行了实验验证,实验结果表明提出的方法可以正确并高效地对不必要计算的顶点进行剪枝,从而加快了最短路径求解速度,验证了提出方法的有效性。 展开更多

关键词 索引 剪枝策略 最短路径 可达性查询

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