TWI625670B - A coding method for identifying the sequential order of tree data structures - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種識別樹狀資料結構相依順序性之編碼方法。前述編碼方法之關聯節點編碼步驟進一步包含下列步驟：首先，判斷是否為根節點、接著，若為判斷為根節點則套用起始編碼、再者，判斷是否為父節點、若前一步驟結果為是，則執行父節點編碼更新、將前一步驟處理後的父節點後方直接補0、將一步驟處理後的該父節點編碼，並加入新增節點、接著搜尋前一步驟處理後的新增節點編碼，取出由右至左第一段連線1的子數列後，以進行二進位加1，以達到新增節點編碼更新、最後將一步驟之結果存入新增節點，以完成編碼。

Description

識別樹狀資料結構相依順序性之編碼方法

本發明係一種編碼方法，尤指一種用於識別樹狀資料結構相依順序性之編碼方法。

現行的多工系統藉由平行化處理的機制來加快執行的速度，其中影響處理效率最關鍵的部分即為運算資料的切割與排序，凡不具相依性的元素皆可優先排入執行，反之則必須依照各元素間的從屬特性來進行排序。

然而，傳統資料結構的設計多利用資料庫的鍵值(Primary Key,Foreign Key)方式來建立關聯，因此每當執行大批資料從屬架構分析時，皆需依賴資料彼此間的相依性來進行逐步解讀，而伴隨大量的資料庫存取行為，將不可避免的導致系統效能下降。

綜上所述，如何提供一種可解決前述問題之方案乃本領域亟需解決之技術問題。

為解決前揭之問題，本發明之目的係提供一種識別樹狀資料結構相依順序性之編碼技術方案。

為達上述目的，本發明提出一種識別樹狀資料結構相依順序 性之編碼方法。前述編碼方法之關聯節點編碼步驟進一步包含下列步驟：首先，判斷是否為根節點、接著，若為判斷為根節點則套用起始編碼、再者，判斷是否為父節點、若前一步驟結果為是，則執行父節點編碼更新、將前一步驟處理後的父節點後方直接補0、將一步驟處理後的該父節點編碼，並加入新增節點、接著搜尋前一步驟處理後的新增節點編碼，取出由右至左第一段連線1的子數列後，以進行二進位加1，以達到新增節點編碼更新、最後將一步驟之結果存入新增節點，以完成編碼。

綜上所述，本案透過前述之資料編碼方法，可同時用來記錄多重資料間的相依與順序性，使管控端端可快速判讀關聯資料的主從結構，而能大幅提升整體之執行效率。

110~150‧‧‧節點

410~440‧‧‧節點

310~360‧‧‧數值編碼

700‧‧‧關聯資料多工系統

710‧‧‧權重佇列分析模組

711‧‧‧運算資源

910~940‧‧‧區塊

S210~S280‧‧‧步驟

S510~S540‧‧‧步驟

S810~S860‧‧‧步驟

S110~S114‧‧‧步驟

圖1為本發明一關聯樹狀圖之示意圖。

圖2為本案關聯節點編碼步驟之流程圖。

圖3為本案之編碼歷程示意圖。

圖4為本案之節點編碼完成圖。

圖5為本案之刪除節點步驟流程圖。

圖6為本案刪除節點歷程示意圖。

圖7為本案關聯資料多工系統方塊圖。

圖8為本案刪除節點權重排序步驟之流程圖。

圖9為本案刪除節點演算歷程圖。

圖10為本案新增節點權重排序步驟之流程圖。

圖11為本案新增節點演算歷程圖。

以下將描述具體之實施例以說明本發明之實施態樣，惟其並非用以限制本發明所欲保護之範疇。

本發明於一實施例提供一種識別樹狀資料結構相依順序性之編碼方法。前述編碼方法包含一關聯節點編碼步驟，其關聯節點編碼步驟進一步包含：

步驟(1.1)，判斷是否為根節點。若為樹狀結構第一個節點則為是，反之為否。

步驟(1.2)，若為判斷為根節點則套用起始編碼。若為根節點(root)，則套用初始編碼1。

步驟(1.3)，判斷是否為父節點。其判斷方式為由樹狀結構之右至左搜尋是否具有010的子數列。

步驟(1.4)，若步驟(1.3)為是，則執行父節點編碼更新。其更新方式係將編碼由右至左全改為1，直到遇到第一個1為止。

步驟(1.5)，將步驟(1.4)處理後的父節點後方直接補0。

步驟(1.6)，將步驟(1.5)處理後的父節點編碼，並加入新增節點。

步驟(1.7)，搜尋步驟(1.6)處理後的新增節點編碼，取出由右至左第一段連線1的子數列後，以進行二進位加1(例如：11+1=100)，以達到新增節點編碼更新。

步驟(1.8)，將步驟(1.7)之結果存入新增節點，以完成編碼。

於另一實施例中，前述步驟(1.3)係由右至左搜尋節點是否具 有010的子數列。

於另一實施例中，前述編碼方法進一步包含刪除節點步驟，其中刪除節點步驟進一步包含下列步驟：

步驟(2.1)，刪除節點編碼判斷式，係判斷節點編碼由右至左是否具有010的子數列。

步驟(2.2)，父節點編碼更新，若步驟(2.1)判斷結果為是，則刪除其父節點最右方的0。

步驟(2.3)，父節點編碼判斷式，依步驟(2.2)結果檢查其編碼尾數是否為1。

步驟(2.4)，父節點編碼更新，若步驟(2.3)判斷結果為是，則由右至左尋找第一組01子數列後，並將其右方的數值全改為0。

步驟(2.5)，逐一刪除關聯子節點，若步驟(2.1)判斷結果為否，則需先將其所屬的關聯子節點逐一刪除後再重新啟動流程。

於另一實施例中，前述編碼方法進一步包含刪除節點權重排序步驟。刪除節點權重排序步驟進一步包含：

步驟(3.1)，擷取刪除目標節點其所屬的子關聯節點的層級編碼。進一步說明之，若層級編碼擷取方式係由右至左判斷是否具有010子數列，若是則從編碼由右至左取出數值直到遇到第一個1為止(例如：10110100→100)；反之則由右至左依序將0全部移除後再擷取第一段連續1的數值(例如：10110→11,1001001110→111)。

步驟(3.2)，找出最長編碼的位數。將步驟(3.1)所擷取的所有層級編碼進行比較，以找出最長的編碼位數值。

步驟(3.3)，層級編碼更新。以步驟(3.2)的最長編碼位數為準，將其餘不足位 數的層級編碼前方接用0補足。

步驟(3.4)，將層級編碼進行二補數轉換，若編碼僅含一個1則不做轉換。將步驟(3)更新後的編碼進行二補數轉換，若編碼值僅含一個1則略過不做更新。

步驟(3.5)，將層級編碼值轉為十進位值。將步驟(3.4)更新後的編碼結果進行十進位的轉換

步驟(3.6)，依奇偶、大小條件加入權重佇列。將步驟(3.5)的十進位值進行排序，若為偶數則置於權重最高的佇列；若為奇數則依數值大小進行排序，越小值則權重越高。

於另一實施例中，前述編碼方法進一步包含新增節點權重排序步驟。新增節點權重排序進一步包含：

步驟(4.1)，擷取新增目標節點其所屬的子關聯節點的層級編碼。層級編碼擷取方式係由右至左判斷是否具有010子數列，若是則從編碼由右至左取出數值直到遇到第一個1為止(例如：10110100→100)；反之則由右至左依序將0全部移除後再擷取第一段連續1的數值(例如：10110→11，1001001110→111)。

步驟(4.2)，找出最長編碼的位數。此步驟係將步驟(4.1)所擷取的所有層級編碼進行比較，以找出最長的編碼位數值。

步驟(4.3)，層級編碼更新。此步驟係將步驟(4.2)的最長編碼位數為準，將其餘不足位數的層級編碼前方接用0補足

步驟(4.4)，將層級編碼值轉為十進位值。

步驟(4.5)，依奇偶、大小條件加入權重佇列。將步驟(4)的十進位值進行排 序，若為偶數則置於權重最低的佇列；若為奇數則依數值大小進行排序，越大值則權重越高

請參閱圖1，其為本發明一關聯樹狀圖之示意圖。該圖可用來表示一般常見群組物件間的階層相依性，處於第一層的根節點110與下層節點120間具有主從關係，此時本案統稱上層的為父節點、下層則為子節點，而子節點亦可同時為其他節點的父節點，如節點120與節點130。

請接著參閱圖2及圖3，其分別為本案關聯節點編碼步驟之流程圖以及編碼歷程示意圖。透過圖2的演算流程，可逐步將圖1各節點進行編碼標示，每當新增一個節點時首先需判斷其是否為根節點(步驟S210)，若是則執行流程步驟S220直接套用起始編碼1，即完成根節點編碼設定流程步驟S280，因整個樹狀結構中只存在一個根節點，所以其餘節點皆會直接或間接與根節點產生關聯，故編碼流程也會全由步驟S230開始接續執行，以圖1節點120為例，一旦確認為一般節點(非根節點)後即會針對父節點編碼值進行判讀異動，參照圖3之310可視為新增節點120當時父節點的數值，從步驟S230的演算規則可知其數列中並不含010子字串，故執行步驟S250直接於父節點數值後方補上0(圖3之312)。後面再接著步驟S260，將異動後的父節點編碼全部加入到新增節點中(圖3之320)，最後再依照步驟S270將前述編碼(10)進行擷取由右到左第一段具有連續1的子數列(1)，並將利用二進位加法加1後的結果(1+1=10)附加於數值最後面(圖3之330)以產生新增節點的編碼值280。

圖3之340~360為圖1樹狀關聯圖最後一個節點150編碼的演算歷程，新增節點的編碼皆由父節點140的原編碼數值340演算而來，與前 段新增節點120不同處在於圖2的演算步驟230，因父節點編碼值為1001100100，由右至左搜尋可知具有010的子數列，故依流程邏輯將接續執行步驟S240，亦將數列由右至左皆改為1直到遇到第一個1為止，其結果1001100111即如圖3編碼341所示，後續執行步驟則與新增節點120相同，依序為步驟250~270，各步驟的執行結果皆可對應於圖3之342、350、360。

請接著參閱圖4，其為本發明之節點編碼完成圖。圖4為將圖1樹狀關聯圖各節點進行編碼後的結果，越底層的節點編碼數列呈現位數增長的趨勢，這是因為各節點的編碼皆同時記錄著上層繼承路徑、所屬層級以及下層關聯節點個數的資訊，以圖4節點410的編碼10011001110為例，由左至右用連續1的數列做為區隔，直至最末位或遇到010子數列為止，第一段100因1後面有兩個0，故表示該節點是繼承於根節點下的第二個子節點，同理接續的1100可用於判斷該節點為其父節點(層級11)下的第二個子節點，最後第三段連續的1即為節點本身所屬的層級編碼(111)，其後由最末位的0可知該節點下尚有一個關聯子節點440，倘若本案繼續針對節點440的編碼(100110011101000)進行分析，可發現大致與其父節點的歷程相同，直到後續判讀到010子數列時，則會直接認定此為一末端節點，屆時再將其中包含1之後的數值皆視為層級編碼的一部分(1000)即完成解析歷程。

當任一節點欲擷取其父節點時，可將節點的編碼由右至左比對出第一個01的所在位置，再將其從包含1之後的數值全數刪除即可用於比對出父節點，以圖4節點420為例，將其編碼透過前述方式進行演算可得出100110(100110100)，此時再將數值與其他節點的編碼比對，若遇位數不一致時則將位數少者的右方用0補足，最後將兩者進行XOR運算，若得出的結 果為0，則表示該節點為其父節點，反之則否(例如：1001100 XOR 1001100=0；100110 XOR 101100=1010)。除了可透過上述方式向上擷取節點的繼承歷程外，亦可利用節點編碼找出所有與其直接或間接關聯的子節點，以圖4節點430為例，首先將其右方的0刪除直至遇到第一個1為止(例如：1001100)，再將得出的數列與其他節點的部分編碼進行比對，只要節點編碼為10011開頭即可判定為節點430的下層節點。

關聯節點編碼除了提供新增與查詢的功能外，亦須搭配刪除節點的演算法方能完整。以圖4為例，若欲刪除節點410，可透過圖5之刪除節點步驟流程圖執行刪除作業。而經圖5步驟S510的判斷可知，10011001110因不包含010的子數列所以不為末端節點，故無法直接進行刪除，唯須依步驟S550搜尋其他關聯子節點並逐一進行刪除後方可繼續進行。然若刪除的目標節點改為440，其編碼100110011101000因內含010故直接跳至步驟S520刪除其父節點最右方的0(10011001110)後便可再接續步驟S530進行判斷，若父節點尾數為1則透過步驟S540演算規則進行01子數列的比對，待確認所在位數後將其右方數值全改為0即完成刪除節點流程，期間演算的歷程與結果如圖6所示。

當進行關聯式資料新增、刪除動作時，往往需伴隨大量的相依性檢查行為，待確認後方可執行後續指令，這將會使得多工系統的效能並無法充分發揮，為解決此一問題，可由圖7的關聯資料多工系統700進行處理。首先，該系統會針對編碼資料進行權重分析，完成後則直接進行對應佇列的配置，待運算資源711空閒時再依序將佇列中的任務進行平行配發，其中所內含的權重佇列分析模組710即為一種基於本案編碼進行演算的 一種分析裝置(例如：電腦)。

傳統樹狀結構進行節點移除作業時，多利用關聯層級紀錄來做為執行順序的依據，但單用層級來區分權重會造成層級高的末端節點被延後處理的狀況，然由前述可知，本案所提出的編碼規則具備同時記錄層級與關聯子節點數的功能，如圖8的刪除節點權重排序步驟將可有效的解決此一問題。其步驟說明如下：

S810：擷取關聯子樹所有節點的層級編碼。

S820：找出最長編碼的位數。

S830：將不足位數的編碼前方皆用0補足。

S840：將各編碼做二補數轉換，若編碼僅含一個1且不位於最右則不做轉換。

S850：將各層級編碼值轉換為十進位值。

S860：依十進位奇偶、大小條件加入權重佇列(1.偶數權重最高；2.奇數數值越小則權重越高)。

請接著參閱圖9，其為刪除根節點下方所有子樹節點的歷程圖，流程S910~S940皆由圖8的步驟演算而來，首先運用父節點編碼作為搜尋標的找出各別所屬的子節點(虛線圈選處)，並擷取其層級編碼以完成圖8步驟S810，各節點擷取層級編碼方式係由右至左判斷是否具有010子數列，若是則從編碼由右至左取出數值直到遇到第一個1為止(例如：10110100→100)；反之則由右至左依序將0全部移除後再擷取第一段連續1的數值(例如：10110→11,10011001110→111)。

依圖示可知具有三組關聯子樹需同時進行刪除作業，在分別擷取節點層級編碼後的結果對應於圖9之區塊910，緊接著演算步驟S820會 將各關聯子樹結構中的最長編碼位數長度取出後，其餘節點不足位數的部分再用左方補0的方式處理(步驟S830)，處理結果如圖9區塊920所示，其三個關聯子樹的最長編碼位數由左至右依序為3、4、2，不足位數的編碼左方則用0補足。待前述作業皆完備後，步驟S840會將僅含一個1且位於最右位外的其他節點編碼進行二補數的轉換，以圖9區塊930為例其中100、0100、1000、10因皆僅含一個1且都不位於最右位故不進行轉換，其餘編碼則利用2補數的算法進行轉換(例如：0011→1101)，最後步驟S850會在所有節點編碼進行十進位制轉換後(例如：101→5；1101→13)，將各關聯子樹節點的數值依奇偶、大小條件配置於佇列中(步驟S860)，若為偶數則權重最高，其餘奇數則依數值越小者權重越高的規則進行分派，最後結果如圖9之佇列1~佇列3所示，當佇列內的任務排定後，即可依序將工作直接分派予平行多工系統執行。特別以圖9最右方的關聯子樹為例，其節點雖直接與根節點(root)關聯故層級較高，但由於並無其他關聯子節點相依，在經本案編碼方法的搭配下，使其仍可以較高的權限優先排入系統執行，明顯優於傳統單以層級作為權重判斷依據的方式。另外針對新增關聯子樹的部分，由於佈建順序將會改從根節點由上而下，形成與刪除流程順序完全相反的狀況，此時本案僅需將圖8演算法步驟S840進行移除，並調整步驟S860的判斷邏輯即可(如圖10所示，判斷流程說明如下)，其新增關聯子樹的詳細歷程如圖11所示。

S110：擷取關聯子樹所有節點的層級編碼。

S111：找出最長編碼的位數。

S112：將不足位數的編碼前方皆用0補足。

S113：將各層級編碼值轉換為十進位值。

S114：依十進位值奇偶、大小條件加入權重佇列(1.偶數權重最低；2.奇數數值越小則權重越高)。

本案之編碼方法可大幅降低解析資料關聯歷程時，所需存取資料庫的次數。而透過特殊編碼來定義、還原資料的相依性，可取代傳統利用關聯式資料庫鍵值或結構描述語言(XML)來管理樹狀結構的方式。因此在進行關聯樹狀資料刪除時，傳統單以層級作為相依排序的作法將使得層級高的末端節點會有被延後執行狀況，而本案透過層級編碼與演算法的搭配能改善此一問題有效提升排序的精準度。習知技術當針對多層關聯性資料作刪除時，如期間發生例外錯誤，將會導致整個動作發生自動回溯(rollback)的情況，但若改以本案之編碼方法取代後，則可充分掌控例外發生點，於狀況排除後立即接續執行。

上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

Claims (5)

1. 一種識別樹狀資料結構相依順序性之編碼方法，包含一關聯節點編碼步驟，該關聯節點編碼步驟進一步包含：步驟(1.1)，判斷是否為樹狀資料結構之根節點；步驟(1.2)，若判斷為該樹狀資料結構之根節點則套用該根節點之起始編碼；步驟(1.3)，判斷是否為該樹狀資料結構之父節點；步驟(1.4)，若步驟(1.3)為是，則執行該樹狀資料結構之父節點編碼更新；步驟(1.5)，將該步驟(1.4)處理後的該樹狀資料結構之父節點後方直接補0；步驟(1.6)，將該步驟(1.5)處理後的該樹狀資料結構之父節點編碼，並加入該樹狀資料結構之新增節點；步驟(1.7)，搜尋該步驟(1.6)處理後的該樹狀資料結構之新增節點編碼，取出由右至左第一段連線1的子數列後，以進行二進位加1，以達到該樹狀資料結構之新增節點編碼更新；以及步驟(1.8)，將該步驟(1.7)之結果存入該樹狀資料結構之新增節點，以完成該樹狀資料結構之編碼；其中，該編碼方法係依據該步驟(1.1)至該步驟(1.8)識別該樹狀資料結構之根節點之起始編碼、父節點編碼及新增節點編碼之間的相依與順序性。
2. 如請求項1所述之方法，其中該步驟(1.3)係由右至左搜尋節點是否具有010的子數列。
3. 如請求項1所述之方法，進一步包含刪除節點步驟，其中該刪除節點步驟進一步包含下列步驟：步驟(2.1)，刪除節點編碼判斷式係判斷節點編碼由右至左是否具有010的子數列；步驟(2.2)，父節點編碼更新，若該步驟(2.1)判斷結果為是，則刪除其父節點最右方的0；步驟(2.3)，父節點編碼判斷式，依該步驟(2.2)結果檢查其編碼尾數是否為1；步驟(2.4)，父節點編碼更新，若該步驟(2.3)判斷結果為是，則由右至左尋找第一組01子數列後，並將其右方的數值全改為0；以及步驟(2.5)，逐一刪除關聯子節點，若該步驟(2.1)判斷結果為否，則需先將其所屬的關聯子節點逐一刪除後再重新啟動流程。
4. 如請求項3所述之方法，進一步包含刪除節點權重排序步驟，該刪除節點權重排序步驟進一步包含：步驟(3.1)，擷取刪除目標節點其所屬的子關聯節點的層級編碼；步驟(3.2)，找出最長編碼的位數；步驟(3.3)，層級編碼更新；步驟(3.4)，將層級編碼進行二補數轉換，若編碼僅含一個1則不做轉換；步驟(3.5)，將層級編碼值轉為十進位值；以及步驟(3.6)，依奇偶、大小條件加入權重佇列。
5. 如請求項1所述之方法，進一步包含新增節點權重排序步驟，該新增節點權重排序進一步包含： 步驟(4.1)，擷取新增目標節點其所屬的子關聯節點的層級編碼；步驟(4.2)，找出最長編碼的位數；步驟(4.3)，層級編碼更新；步驟(4.4)，將層級編碼值轉為十進位值；以及步驟(4.5)，依奇偶、大小條件加入權重佇列。