JP5470082B2 - 情報蓄積検索方法及び情報蓄積検索プログラム - Google Patents
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Description
該ノードは0から予め定められた閾値までの個数のエントリを含み、
該ノードはリーフノードまたはインナーノードであり、
該リーフノードの該エントリは、
タプルの識別子とタプルのキーの組から構成され、
該インナーノードの該エントリは、
他のノードへのポインタと、
該他のノードが含むエントリ集合のキーの和をとったキーの組とから構成され、
該キーは、1以上の長さ(すなわち1以上のデータ列の長さ;以下同様)を有する属性−値または属性−値範囲の組の並びであり、
ルートノードと呼ぶ第1階層のノードから、
該ポインタによってノード間が階層的に接続された
木構造の検索木である。
検索木内の1つのノードと、1つのエントリに対し、
該ノード内のキー集合と該エントリ内のキーを含めたキー集合を2つのグループに分割し、そのうち1つを新しいノードに入れ、該新しいノードを該ノードの親ノードに挿入するノード分割手順。
検索木内の1つのノードに対し、
該ノードが含むキー集合情報を親ノードに伝達し親ノードに子ノードである
該ノードが含むキー集合情報を保持させる操作を該ノードからルートノードまで再帰的に行うキー集合情報調整手順。
1つのエントリXと、レベル数Lに対し、
ルートノードから、レベル数Lのノードに至るまでの各ノードにおいて、
該ノードが含むエントリのうち、該ノードが含むエントリを既存エントリ、
該エントリXを挿入するエントリとした場合のペナルティが
最も小さい該ノードが含むエントリを選出し、
該エントリに含まれるポインタが指し示す子ノードを次の操作対象とする操作を再帰的に行い、
最終的にレベル数Lのノードを1つ選択する部分木選択手順。
1つのエントリと、レベル数Lに対し、
該エントリと該レベル数Lに対する部分木選択手順を実施し、
選択されたレベル数Lのノードに対し、
該ノードが予め決められた数未満のエントリを含む場合には、
該ノードに該エントリを加え、
該ノードが予め決められた数以上のエントリを含む場合には、
該ノードと、該エントリに対するノード分割手順を実施し、
該ノードに対するキー集合情報調整手順を実施するエントリ挿入手順。
検索対象とする1つのノードと、検索式としてのキーである検索キーに対し、
該ノードがリーフノードでなければ、該ノードに含まれる各エントリについて、
該エントリのキーが検索キーに含まれる各属性を全て含みかつ
検索キーに含まれる各属性に対応する値または値範囲と該エントリのキーに含まれる該属性に対応する値または値範囲とが一致または部分的に一致するかを調べ、
一致または部分的に一致する場合には該エントリのポインタで接続されたノードを検索対象、該検索キーを検索キーとしてノード検索手順を再帰的に行い、
該ノードがリーフノードであれば、該ノードに含まれる各エントリについて、
該エントリのキーが検索キーに含まれる各属性を全て含みかつ
検索キーに含まれる各属性に対応する値または値範囲に該エントリのキーに含まれる該属性に対応する値が含まれるかを調べ、
含まれる場合には該エントリのタプルの識別子を検索結果タプル識別子集合に加えるノード検索手順。
今、ある属性xaの定義域がRAからRBまでであり、あるエントリEが保持するキーに属性xaが値範囲をpからqとして含まれていた場合を考える。この場合、属性xaの値範囲を指定した検索条件は、指定する値範囲が属性xaの定義域内であるとすると、図1の三角形内の一点に対応する。図1は、エントリEが属性xaの値範囲を指定して検索される確率を模式的に説明するための座標系であり、属性xaを指定した検索条件について、横軸に値範囲の始点、縦軸に値範囲の終点をとってその検索条件に対応する座標を表している。例えばxa1〜xa2の値範囲を指定した検索条件であれば、図1中の点Xaに対応する。このとき、該エントリE以下に該当するタプルを含みうる検索条件、すなわちエントリEにアクセスする必要がある検索条件は、図1の斜線部内の一点に対応する。
ある属性が検索式に用いられ、さらに該検索式において該属性の値範囲を指定した範囲条件が用いられている場合、該値範囲の始点、終点を示す2値が該属性の定義域内で一様の確率で選ばれると仮定すると、該エントリにアクセスする必要がある確率は数式Iで近似される。数式Iで求められる値が該正規化被検索面積である。重みづけ付き正規化被検索面積は、さらに該属性が検索式に用いられる確率を正規化被検索面積に乗じたものである。
=(p−a)(b−p)/((b−a)2/2) (式T)
図5は、サーバ・コンピュータ装置201の構成を示すブロック図である。サーバ・コンピュータ装置201は、クライアント・コンピュータ装置301からのタプル蓄積要求/タプル検索要求の受信または検索結果の送信を行う通信部202と、クライアント・コンピュータ装置301からの要求に応じて、インデックス構築を含む蓄積処理やインデックスを用いた検索処理を行う演算部203と、インデックスと属性表とタプル総数とタプル表とを保持する記憶部204とを備える。
図11は、クライアント・コンピュータ装置301の構成を示すブロック図である。クライアント・コンピュータ装置301は、サーバ・コンピュータ装置201へのタプル蓄積要求/タプル検索要求の送信または検索結果の受信を行う通信部302と、サーバ・コンピュータ装置201へ送信するタプル蓄積要求に含まれるタプルやタプル検索要求に含まれる検索式の作成、サーバ・コンピュータ装置201から受信した検索結果であるタプル集合を表示するタプル/検索式作成表示部303とを備える。タプル/検索式の作成には、入力デバイスを用いてユーザが入力する方法や、センサデバイスから得られたセンサデータから作成する方法がある。
201 サーバ・コンピュータ装置
202 通信部
203 演算部
304 記憶部
301 クライアント・コンピュータ装置
302 通信部
303 タプル/検索式作成表示部
401 ルートノード
402 インナーノード
403 リーフノード
501 タプル表
502 インナーノードのエントリ表
503 リーフノードのエントリ表
504 属性表
Claims (16)
- 蓄積検索対象の情報の単位であるタプルは、属性−値の組の並びを少なくとも含む1以上の長さを有するものであり、該属性の種類や該並びの長さが同じまたは異なる1つ以上の該タプルが複数記憶されるものであり、該タプルから検索キーがインデックス化され検索木が構築されるものであり、該検索木はノードを階層的に有する構成であり、該ノードの内最下層のリーフノードはエントリとして該タプルを識別するタプル識別子とキーを有するものであり、該ノードの内該リーフノードより上位のインナーノードはエントリとして下位ノードである子ノードの位置情報であるポインタとキーを有するものであり、
コンピュータが、
該インデックスの構築において、エントリをノードに挿入する際、
1つの挿入すべきエントリXと、該エントリを挿入すべき、前記リーフノードを0として階層が上がるごとに1増える階層数であるレベル数Lが与えられた際、
はじめにルートノードを操作対象ノードとし、
操作対象ノードにおいて、「該操作対象ノードがすでに含む既存エントリに対し、該エントリXを挿入した場合のペナルティ」に基づいて1つの該既存エントリを選出し、
該既存エントリに含まれるポインタが指し示す子ノードを次の操作対象ノードと選定し、
該次の操作対象ノードのレベル数がLより大きい場合は、該次の操作対象ノードからさらに次の操作対象ノードを選定することを再帰的に繰り返し、
該次の操作対象ノードのレベル数がLに到達した場合は、このノードを選択ノードに決定するステップと、
前記選択ノードが許容できる最大数のエントリを持っていない場合において、前記選択ノードに対し、前記エントリXを追加するステップと、
前記選択ノードが既に許容できる最大数のエントリを持っている場合において、前記エントリXを追加しつつ前記選択ノードの分割を行うステップと、
前記分割を行った場合において、前記選択ノードの上位ノードのエントリを更新するステップと、
を実行し、
前記選択ノードを決定するステップにおいて、
前記操作対象ノードにおいて、前記ペナルティが最も小さい前記既存エントリを選出し、
前記ペナルティが、
前記操作対象ノードがすでに含む既存エントリAに対し、エントリBを挿入する際、該エントリBを挿入する前の該エントリAと、挿入した後の該エントリAとを比べた場合の、該エントリAが検索される確率に対応した値の増分を示す値として定義され、
該エントリAが検索される確率に対応した値として、
該エントリAに含まれるキーに含まれる各属性に対する重みづけ付き正規化被検索面積の和を用い、
該重みづけ付き正規化被検索面積は、
正規化被検索面積に、該属性が検索式に用いられる確率を掛け合わせた値であり、
該正規化被検索面積は、数式
((q−a)(b−p)−(q−p)2/2)/((b−a)2/2)
(但し、p、qはそれぞれ、該キーに含まれる該属性の最小値、最大値。a、bはそれぞれ、それまで該検索木に挿入された全タプル集合に含まれる該属性の最小値、最大値。)
で規定される、
ことを特徴とする情報蓄積検索方法。 - 請求項1において、
前記選択ノードを決定するステップにおいて、
前記ペナルティを第二のペナルティとし、
第一のペナルティを、
前記操作対象ノードがすでに含む既存エントリAに対し、エントリBを挿入する際、該エントリBを挿入する前の該エントリAと、挿入した後の該エントリAとを比べた場合の、該エントリAに含まれるキーに含まれる属性種類数の増分を示す値とし、
前記操作対象ノードにおいて、前記第一のペナルティが最も小さい前記既存エントリを選出し、このとき該最も小さい既存エントリが複数存在する場合には、さらに、該最も小さい既存エントリのうち、前記第二のペナルティが最も小さい既存エントリを選出する
ことを特徴とする情報蓄積検索方法。 - 蓄積検索対象の情報の単位であるタプルは、属性−値の組の並びを少なくとも含む1以上の長さを有するものであり、該属性の種類や該並びの長さが同じまたは異なる1つ以上の該タプルが複数記憶されるものであり、該タプルから検索キーがインデックス化され検索木が構築されるものであり、該検索木はノードを階層的に有する構成であり、該ノードの内最下層のリーフノードはエントリとして該タプルを識別するタプル識別子とキーを有するものであり、該ノードの内該リーフノードより上位のインナーノードはエントリとして下位ノードである子ノードの位置情報であるポインタとキーを有するものであり、
コンピュータが、
該インデックスの構築において、エントリをノードに挿入する際、
1つの挿入すべきエントリXと、該エントリを挿入すべき、前記リーフノードを0として階層が上がるごとに1増える階層数であるレベル数Lが与えられた際、
はじめにルートノードを操作対象ノードとし、
操作対象ノードにおいて、「該操作対象ノードがすでに含む既存エントリに対し、該エントリXを挿入した場合のペナルティ」に基づいて1つの該既存エントリを選出し、
該既存エントリに含まれるポインタが指し示す子ノードを次の操作対象ノードと選定し、
該次の操作対象ノードのレベル数がLより大きい場合は、該次の操作対象ノードからさらに次の操作対象ノードを選定することを再帰的に繰り返し、
該次の操作対象ノードのレベル数がLに到達した場合は、このノードを選択ノードに決定するステップと、
前記選択ノードが許容できる最大数のエントリを持っていない場合において、前記選択ノードに対し、前記エントリXを追加するステップと、
前記選択ノードが既に許容できる最大数のエントリを持っている場合において、前記エントリXを追加しつつ前記選択ノードの分割を行うステップと、
前記分割を行った場合において、前記選択ノードの上位ノードのエントリを更新するステップと、
を実行し、
前記選択ノードを決定するステップにおいて、
2種の前記ペナルティを用い、
前記操作対象ノードにおいて、第一のペナルティが最も小さい前記既存エントリを選出し、このとき該最も小さい既存エントリが複数存在する場合には、さらに、該最も小さい既存エントリのうち、第二のペナルティが最も小さい既存エントリを選出する
ことを特徴とする情報蓄積検索方法。 - 請求項3において、
前記第一のペナルティが、前記操作対象ノードがすでに含む既存エントリAに対し、エントリBを挿入する際、該エントリBを挿入する前の該エントリAと、挿入した後の該エントリAとを比べた場合の、該エントリAに含まれるキーに含まれる属性種類数の増分を示す値であり、
前記第二のペナルティが、前記操作対象ノードがすでに含む既存エントリAに対し、エントリBを挿入する際、該エントリBを挿入する前の該エントリAと、挿入した後の該エントリAとを比べた場合の、該エントリAが検索される確率に対応した値の増分を示す値である
ことを特徴とする情報蓄積検索方法。 - 請求項4において、
前記エントリが検索される確率に対応した値として、
前記エントリに含まれるキーに含まれる各属性に対する重みづけ付き正規化被検索面積の和を用いる
ことを特徴とする情報蓄積検索方法。 - 請求項1または5において、
前記属性が検索式に用いられる確率として、属性出現回数をタプル総数で除した値を用い、
該属性出現回数は、それまでに該検索木に挿入された全タプル集合における該属性の出現回数であり、
該タプル総数は、それまでに該検索木に挿入された全タプル集合の要素数である、
ことを特徴とする情報蓄積検索方法。 - 請求項1ないし6のいずれか1項において、
前記検索木を用いた検索において、
検索式としての前記キーである検索キーに対し、
前記ルートノードからその下位の前記ノードへと検索対象を変えながら、
1つの該ノードを検索対象とし、
該ノードが前記インナーノードであれば、該ノードに含まれる前記各エントリについて、該エントリのキーが前記検索キーに含まれる各属性を全て含み、かつ、該検索キーに含まれる各属性に対応する値または値範囲と該エントリのキーに含まれる該属性に対応する値または値範囲とが一致または部分的に一致する(一方の値または値範囲が、他方の値範囲に含まれるまたは一部重なる)かを調べる検索手順を行い、一致または部分的に一致する場合には、該エントリの前記ポインタで接続されたノードを検索対象、該検索キーを検索キーとして前記検索手順を再帰的に行い、
また、該ノードが前記リーフノードであれば、該ノードに含まれる前記各エントリについて、該エントリのキーが前記検索キーに含まれる各属性を全て含み、かつ、前記検索キーに含まれる各属性に対応する値または値範囲に該エントリのキーに含まれる該属性に対応する値が含まれるかを調べ、含まれる場合には該エントリの前記タプル識別子を検索結果タプル識別子集合に加えるノード検索ステップ、
を有することを特徴とする情報蓄積検索方法。 - 請求項1ないし7のいずれか1項において、
前記分割を行うステップが、
前記選択ノードが含む複数のエントリに前記エントリXを追加した各エントリを2つのグループに順次、振り分ける際に、各グループがすでに含むエントリの和をとったエントリを既存エントリAとし、該振り分けられるエントリをエントリBとしてグループ毎に求めた各前記ペナルティに基づいて振り分け先のグループを選択して振り分けを行うステップと、
該2つのグループうちの1つのグループに振り分けられた各エントリを前記選択ノードのエントリとするとともに、もう1つのグループに振り分けられた各エントリを新たに生成したノードのエントリとするステップと、
該新たに生成したノードのエントリを該ノードの親ノードに挿入するステップと、
を含むことを特徴とする情報蓄積検索方法。 - 蓄積検索対象の情報の単位であるタプルは、属性−値の組の並びを少なくとも含む1以上の長さを有するものであり、該属性の種類や該並びの長さが同じまたは異なる1つ以上の該タプルが複数記憶されるものであり、該タプルから検索キーがインデックス化され検索木が構築されるものであり、該検索木はノードを階層的に有する構成であり、該ノードの内最下層のリーフノードはエントリとして該タプルを識別するタプル識別子とキーを有するものであり、該ノードの内該リーフノードより上位のインナーノードはエントリとして下位ノードである子ノードの位置情報であるポインタとキーを有するものであり、
該インデックスの構築において、エントリをノードに挿入する際、
1つの挿入すべきエントリXと、該エントリを挿入すべき、前記リーフノードを0として階層が上がるごとに1増える階層数であるレベル数Lが与えられた際、
はじめにルートノードを操作対象ノードとし、
操作対象ノードにおいて、「該操作対象ノードがすでに含む既存エントリに対し、該エントリXを挿入した場合のペナルティ」に基づいて1つの該既存エントリを選出し、
該既存エントリに含まれるポインタが指し示す子ノードを次の操作対象ノードと選定し、
該次の操作対象ノードのレベル数がLより大きい場合は、該次の操作対象ノードからさらに次の操作対象ノードを選定することを再帰的に繰り返し、
該次の操作対象ノードのレベル数がLに到達した場合は、このノードを選択ノードに決定するステップと、
前記選択ノードが許容できる最大数のエントリを持っていない場合において、前記選択ノードに対し、前記エントリXを追加するステップと、
前記選択ノードが既に許容できる最大数のエントリを持っている場合において、前記エントリXを追加しつつ前記選択ノードの分割を行うステップと、
前記分割を行った場合において、前記選択ノードの上位ノードのエントリを更新するステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記選択ノードを決定するステップにおいて、
前記操作対象ノードにおいて、前記ペナルティが最も小さい前記既存エントリを選出し、
前記ペナルティが、
前記操作対象ノードがすでに含む既存エントリAに対し、エントリBを挿入する際、該エントリBを挿入する前の該エントリAと、挿入した後の該エントリAとを比べた場合の、該エントリAが検索される確率に対応した値の増分を示す値として定義され、
該エントリAが検索される確率に対応した値として、
該エントリAに含まれるキーに含まれる各属性に対する重みづけ付き正規化被検索面積の和を用い、
該重みづけ付き正規化被検索面積は、
正規化被検索面積に、該属性が検索式に用いられる確率を掛け合わせた値であり、
該正規化被検索面積は、数式
((q−a)(b−p)−(q−p)2/2)/((b−a)2/2)
(但し、p、qはそれぞれ、該キーに含まれる該属性の最小値、最大値。a、bはそれぞれ、それまで該検索木に挿入された全タプル集合に含まれる該属性の最小値、最大値。)
で規定される、
ことを特徴とする情報蓄積検索プログラム。 - 請求項9において、
前記ペナルティを第二のペナルティとし、
第一のペナルティを、
前記操作対象ノードがすでに含む既存エントリAに対し、エントリBを挿入する際、該エントリBを挿入する前の該エントリAと、挿入した後の該エントリAとを比べた場合の、該エントリAに含まれるキーに含まれる属性種類数の増分を示す値とし、
前記操作対象ノードにおいて、前記第一のペナルティが最も小さい前記既存エントリを選出し、このとき該最も小さい既存エントリが複数存在する場合には、さらに、該最も小さい既存エントリのうち、前記第二のペナルティが最も小さい既存エントリを選出する
ことを特徴とする情報蓄積検索プログラム。 - 蓄積検索対象の情報の単位であるタプルは、属性−値の組の並びを少なくとも含む1以上の長さを有するものであり、該属性の種類や該並びの長さが同じまたは異なる1つ以上の該タプルが複数記憶されるものであり、該タプルから検索キーがインデックス化され検索木が構築されるものであり、該検索木はノードを階層的に有する構成であり、該ノードの内最下層のリーフノードはエントリとして該タプルを識別するタプル識別子とキーを有するものであり、該ノードの内該リーフノードより上位のインナーノードはエントリとして下位ノードである子ノードの位置情報であるポインタとキーを有するものであり、
該インデックスの構築において、エントリをノードに挿入する際、
1つの挿入すべきエントリXと、該エントリを挿入すべき、前記リーフノードを0として階層が上がるごとに1増える階層数であるレベル数Lが与えられた際、
はじめにルートノードを操作対象ノードとし、
操作対象ノードにおいて、「該操作対象ノードがすでに含む既存エントリに対し、該エントリXを挿入した場合のペナルティ」に基づいて1つの該既存エントリを選出し、
該既存エントリに含まれるポインタが指し示す子ノードを次の操作対象ノードと選定し、
該次の操作対象ノードのレベル数がLより大きい場合は、該次の操作対象ノードからさらに次の操作対象ノードを選定することを再帰的に繰り返し、
該次の操作対象ノードのレベル数がLに到達した場合は、このノードを選択ノードに決定するステップと、
前記選択ノードが許容できる最大数のエントリを持っていない場合において、前記選択ノードに対し、前記エントリXを追加するステップと、
前記選択ノードが既に許容できる最大数のエントリを持っている場合において、前記エントリXを追加しつつ前記選択ノードの分割を行うステップと、
前記分割を行った場合において、前記選択ノードの上位ノードのエントリを更新するステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記選択ノードを決定するステップにおいて、
2種の前記ペナルティを用い、
前記操作対象ノードにおいて、第一のペナルティが最も小さい前記既存エントリを選出し、このとき該最も小さい既存エントリが複数存在する場合には、さらに、該最も小さい既存エントリのうち、第二のペナルティが最も小さい既存エントリを選出する
ことを特徴とする情報蓄積検索プログラム。 - 請求項11において、
前記第一のペナルティが、前記操作対象ノードがすでに含む既存エントリAに対し、エントリBを挿入する際、該エントリBを挿入する前の該エントリAと、挿入した後の該エントリAとを比べた場合の、該エントリAに含まれるキーに含まれる属性種類数の増分を示す値であり、
前記第二のペナルティが、前記操作対象ノードがすでに含む既存エントリAに対し、エントリBを挿入する際、該エントリBを挿入する前の該エントリAと、挿入した後の該エントリAとを比べた場合の、該エントリAが検索される確率に対応した値の増分を示す値である
ことを特徴とする情報蓄積検索プログラム。 - 請求項12において、
前記エントリが検索される確率に対応した値として、
前記エントリに含まれるキーに含まれる各属性に対する重みづけ付き正規化被検索面積の和を用いる
ことを特徴とする情報蓄積検索プログラム。 - 請求項9または13において、
前記属性が検索式に用いられる確率として、属性出現回数をタプル総数で除した値を用い、
該属性出現回数は、それまでに該検索木に挿入された全タプル集合における該属性の出現回数であり、
該タプル総数は、それまでに該検索木に挿入された全タプル集合の要素数である、
ことを特徴とする情報蓄積検索プログラム。 - 請求項9ないし14のいずれか1項において、
前記検索木を用いた検索において、
検索式としての前記キーである検索キーに対し、
前記ルートノードからその下位の前記ノードへと検索対象を変えながら、
1つの該ノードを検索対象とし、
該ノードが前記インナーノードであれば、該ノードに含まれる前記各エントリについて、該エントリのキーが前記検索キーに含まれる各属性を全て含み、かつ、該検索キーに含まれる各属性に対応する値または値範囲と該エントリのキーに含まれる該属性に対応する値または値範囲とが一致または部分的に一致する(一方の値または値範囲が、他方の値範囲に含まれるまたは一部重なる)かを調べる検索手順を行い、一致または部分的に一致する場合には、該エントリの前記ポインタで接続されたノードを検索対象、該検索キーを検索キーとして前記検索手順を再帰的に行い、
また、該ノードが前記リーフノードであれば、該ノードに含まれる前記各エントリについて、該エントリのキーが前記検索キーに含まれる各属性を全て含み、かつ、前記検索キーに含まれる各属性に対応する値または値範囲に該エントリのキーに含まれる該属性に対応する値が含まれるかを調べ、含まれる場合には該エントリの前記タプル識別子を検索結果タプル識別子集合に加えるノード検索ステップ、
を有することを特徴とする情報蓄積検索プログラム。 - 請求項9ないし15のいずれか1項において、
前記分割を行うステップが、
前記選択ノードが含む複数のエントリに前記エントリXを追加した各エントリを2つのグループに順次、振り分ける際に、各グループがすでに含むエントリの和をとったエントリを既存エントリAとし、該振り分けられるエントリをエントリBとしてグループ毎に求めた各前記ペナルティに基づいて振り分け先のグループを選択して振り分けを行うステップと、
該2つのグループうちの1つのグループに振り分けられた各エントリを前記選択ノードのエントリとするとともに、もう1つのグループに振り分けられた各エントリを新たに生成したノードのエントリとするステップと、
該新たに生成したノードのエントリを該ノードの親ノードに挿入するステップと、
を含むことを特徴とする情報蓄積検索プログラム。
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