一种改进的连续k近邻查询处理方法
基于预计算的连续k近邻查询处理的性能优化

( Col l e g e o f Com pu t e r Sc i e nc e, S out h — Ce n t r a l U ni ve r s i t y f or Na t i on a l i t i e s,W u ha n,4 3 007 4, Ch i na)
量 的 信 息 交 换 会 大 大地 降低 查询 算 法 的性 能 。为 了克 服 这 个 问题 , 本 文 提 出 了一 种 有 效 的 优 化 技 术 , 以减 少查 询 处 理 时 的 内外存 交换 次数 、 提 高查 询 处 理 的 效 率 。 实验 证 明 所 提 出 的优 化 方 法 的有 效 性 , 而 且 优 化 技 术 的 采
Ab s t r a c t : Th e e x i s t i n g c o nt i nu ou s k— n e a r e s t ne i g hbo r(CkNN ) q ue r y pr o c e s s i n g me t h od s i n r o a d n e t —
whe r e t h e kNNs of t he q ue r y c o ul d e x i s t :( 2 )Th e me t h od s ba s e d o n p r e — c a l c ul a t i o n.Pe op l e a l wa y s c o n— s i d e r t ha t Ck N N q u e r y me t h od s b a s e d o n p r e — c o m pu t a t i o n c a nn ot e a s i l y b e e x t e n de d t o ha n dl e CkNN qu e r i e s i n l a r g e r o a d n e t wo r ks . Thi s i s be c a u s e t ha t pr e — c omput e d i n f o r ma t i o n o f a l a r ge r o a d ne t wo r k a l wa y s ha s a t o o l a r ge s i z e t o b e s t or e d i n me mo r y,t hu s l o t s o f d a t a s wa pp i n g b e t we e n t h e ma i n me mor y a nd t he a ux i l i a r y s t o r a ge wi l l gr e a t l y d e g r a de t he pe r f o r ma n c e o f q u e r y me t ho d s .I n o r de r t o o v e r c ome t hi s s ho r t c omi ng,a n e f f i c i e nt o pt i mi z a t i on t e c h ni q u e i s pr o p os e d t o g r e a t l y r e du c e d a t a s wa p pi ng b e — t we e n t he ma i n me mo r y a nd t he a ux i l i a r y s t o r a g e i n q ue r y p r oc e s s i ng a n d i mp r o v e t he e f f i c i e n c y o f qu e r y pr o c e s s i ng . Ex pe r i me n t a l r e s u l t s h ows t h e e f f i c i e nc y of t he t e c hn i q ue .Mo r e o v e r ,t he us e o f op t i mi z a — t i o n t e c h ni qu e c o ul d i m pr o v e t he s c a l a bi l i t y o f t h e q u e r y p r oc e s s i ng me t h od s . Ke y wo r d s :c on t i n uo us k — n e a r e s t n e i g hb or qu e r y;r o a d n e t wo r k;p r e — c a l c ul a t i o n;pe r f o r ma n c e o p t i mi z a ~
基于道路网的连续k近邻查询算法

其 中的有效部分 , 从 而避免 了对道路 网的盲 目 扩展 ; 且在节点的 网络 扩展 中, 通过应 用具有相 同扩展 方 向的其他查询
的扩展结果 , 不仅减 少 了对道路 网的重复扩展 , 还节省 了计 算代价 。实验 结果表 明, 所提 算法 同传统算 法相 比较 ,缩 短 了查询响应时 间, 提 高 了运行 效率 , 并且适 用于不同类型 的 k近邻查询 。 关键词 : 增 量式监 测算法 ; 移动对 象; 连续 k 近邻 查询 ; 网络扩展 ; 扩展树 ; 道路 网
刘德 高 ’ , 李晓宇
( 郑州 大学 信息工程学院, 郑州 4 5 0 0 0 1 ) ( 通信作者电子邮箱 l d g _ 8 0 @1 6 3 . c o n r )
摘
要: 针对增 量式监测 算法( I M A) 的 冗余搜 索问题 , 提 出一种基于 I MA改进 的移动对 象连续 k近邻( C o n i t n u o u s
A b s t r a c t :C o n c e mi n g t h e p r o b l e m o f r e d u n d a n t s e rc a h o f I n c r e me n t l a Mo n i t o i r n g A l g o i r hm ( t I M A ) ,t h i s p a p e r p r o p o s e d
a n e w l a g o r i t h m o f i m p r o v i n g C o n t i n u o u s k N e a r e s t N e i g h b o r( C k N N )q u e i r e s f o r m o v i n g o b j e c t s b a s e d o n I MA .T h e
基于扩展时空距离度量的连续k近邻查询方法

基 于扩展 时空距 离度量 的连续 k近邻 查询 方法
廖 巍, 吴秋云 , 陈宏盛, 景 宁, 钟志农
4 07 ) 103
( 国防科技大学 电子科学与工程学院 ,湖南 长沙
摘
要: 针对基于 Ⅱl R树索 引的连续 k近邻查 询 , 引入了一种新 的时空距离度量最小最 大距离函数作为
r R树索引搜索时节点剪枝上界。提 出了一种采用最优优先策略 的基 于扩 展时空距 离度量的连续 近邻 查 P 询 S M C N算 法 , T —N 利用最小距离 函数进行 T R树索引节点搜索时访 问排序 , P 并使用最小 最大距离 函数对 T R P
树索引进行剪枝界定 。
关键词 : 连续 k 近邻查询 ;P T R树 ; 最小最大距离 函数 ; M C N算 法 S —N T
中图分 类号 :P9 T 32 文献标识码 : A
C niu u —e rs N ih o ei ae nE tn e o t o sk n a et e b rQu re B sdo xe d d n g s
()w r et r i pe bud l K N qe e a ot ' —N h hcns r nbsfs i /e w t a pe n da apu n u pr on .As aC N urs l rh S M C N w i a e c i et r fnr a s s es ng o i g im F c a h — tn l s i l dvl e el o mn s( ) adm n ads( ) m tc,i w c T — N l rh it T R te ndsacri ee pd y m a o b  ̄ f id t t n i x t t e s n h h S M C N a oim v i P - e oe cod g i m i i r i g t ss r n t mn s t re,adp nn ends i im x s t. o i t )odr n r i t oe t mn ad t ) d ( i ug h wh i (
移动对象的K个连续最近邻查询算法

第l 2卷
第 6期
哈 尔 滨 理 工 大 学 学 报
J OURNAL HARB N UNI I V.S .& T CH. CI E
Vo 2 No 6 L 1 .
De . 0 7 c ,2 0
20 0 7年 l 2月
移 动对 象 的 个 连 续 最近 邻 查询 算 法
o sa fce tag r h m a a eo h n e fr R t ea d u eo pu i e h i et eov epo lm. n p e iin lo te t t s n teid xo P — e n s 【 rngtc nq r slet rbe A n i h b r u o h
黄敬 良, 郝忠孝
( 哈尔滨理工 大学 计算机科学与技术学 院, 黑龙江 哈尔滨 10 8 ) 50 0
摘
要 :给定一 个移 动查 询点 和一 个移 动 对 象集合 , 由于 查询 和数 据 对 象的 位 置都是 连 续 变
化的。 因此不能依赖于给 出的固定参考位置来解决查询 问题. 为了解决移动对 象的 个连续最近 邻查询 。 T R树的基础上 , 出了分界 时间的概念 , 剪枝技术给 出了查询算法. 在 P 提 利用 利用模拟
点只被访 问一 次.
树索引. 4 局限于 回答一个最近邻查询. [ ] 文[ ] 文 5 提出一种基于 T R树索引的查询算法 , P ]这种方法 要多次对 T R树进行搜索 , P 因此 时间复杂度高. 文
2 基础知识
2 1 T R树 . P
[] 1 虽对文[ ] 5 进行了改进 , 但是这种技术只适应于 静态数据集合. [ ] 文 6 等人提 出的算法不能查 询多
k-最近邻算法

k-最近邻算法
1.k-最近邻算法是一种基于实例(Instance-based)的学习方法,也称为惰性学习(Lazy learning)方法或者近似实例学习方法。
它是一种分类方法,它不学习实例及其
之间的关系,而是直接存储数据,当需要进行分类预测时,寻找距离最近的K个点,然后
根据这些点的类别进行预测。
2.k-最近邻算法原理:通过比较未知实例与训练数据库中的实例,测量它们之间的距离,来预测该未知实例的类别。
与距离它最近的K个实例的类别最多的作为该未知实例的
类别。
3.k-近邻算法的优缺点:
优点:
1.简单易行:最近邻算法是计算机最简单的分类算法,直观有效,操作简单易行。
2.可预测性良好:最近邻分类算法可以获得较好的解决方法,并达到较高的预测性能。
3.大规模数据集可以很快地进行分类:kNN算法仅依赖训练数据中出现的模型,而不
用于存储数据,因此它可以在庞大的数据集上进行分类并实现极快的计算性能。
1.计算复杂度高:KNN算法比较复杂,需要调参数,计算复杂度较高且及时性较差。
2.存在样本不平衡问题:由于KNN算法没有考虑数据的内在分布特征,对于样本不平
衡的问题容易出现误分的情况。
3.维数灾难:KNN算法容易陷入维数灾难,即随着维数增加,距离也会不断增加,准
确率越来越低。
BCC相Fe-Ni合金晶格常数的计算

卅
=
州
囡 F e
() 9
F. 合金 的模 型 如 图 l 示 : eNi 所
=
这里 局是原子f 对总能量 的能量贡献值 , 这里 , ) F( 是 的嵌入函数, 是所有其他原子在 i 处产 生的电子密度, r f(. O )
是 一 个原 子 的 电子 密度 , 第 - 近 邻 到 i 子 的距 离 , ( j 是 , 个 原 F p)
是嵌入一个原子 i 至电子密度为 的晶体中的能量 , ) i 是 和_ , 两原子间的两体 中心势 。 ( 是修正项, ) 其中的参数 为 基体 电子密度 中原子的 电子密度 非球对称部分的贡献 。修正 项 的物理意义主要是描述原子电子密度非球对称分布所引起 的系统总 能量的变化。 这里嵌入函数F )两体势 )修正 ( , , 项M(t 和电子密度f r) P) , ( 的具体 函数形式, o 即: 3计算结果
达 的两 体 势 。 根 据这 种 认 识 和 思 想 , 建立 了 MAE M 理 论 框 A
参数单位为A 和局, , 单位为e l o单位为G a v C 。 P
口 0
28 6 . 4 6 353 . 6 2 48 . 2 44 . 4
且 ,
19 . 7 I5 . 4
c l l
在 MAE AM 中 , 系统 地 总能 量 表 述 为 :
=
∑ = I ) ,#, (+ ( I f ∑ + ∑ l , L 毒 ) ) 二) (
∑, ()
∑f()
本文中, 采用 Jh sn的合金势, o no 即:
() 1
=
() 2 () 3
口=0 9 8 n 如 图 2 . 1 9m, 2 。
基于聚集块的多用户连续K最近邻多线程查询
聚集块是一组在当前和将来一段时间都彼此靠近的移动查询点的集合。表示为 J J( ,S , t t U O ,f s r, a ed N),0 是对象的集合 ,s r,ed是聚集块的起点和终点位置 , 是聚集块 中对象的个数 。聚集块 n, tt n a Ⅳ
的长度 为Iate4,聚集块 与数 据点 间 的网络 距离为 聚集块 的 中心位 置 到数据 点 的网络距 离。 s r—n t 将 要查询 的查询点 分组 成不 同 的聚集 块 ,将 每一个 聚集块看 成一个 查询 点 ,共享查 询结 果 ,可 以减 少
/ ,N 为 z所 在 的边 ,N1 初 始 结 点 ,将 N- 人 H,N2 l 示 J 向 此方 向移 动 / Nl 2 为 放 =表 UJ
z为聚集块 J J的中心点 U
DC0 / = = / D为z到所有 K个最近临结点的最远距离 / Z到下一个扩展点的最短距离 / C为
Whl dN,) dsk i(( Z < i ) e _
执行及 查询结果分 发来 提高 多用 户连续查 询 的并 行 l 并且利 用扩 展树增 量返 回 K N查询 结果 。 生。 N 最后通 过
实验对 提 出的方 法和现 有方 向进行 比较 。
1 查 询 处理
11 道路 网络 图 .
采用有 向图 G ( ,E,W) 示交通 图 ,作者 以 V表示 G 中所有顶 点 的集合 ,E是 边 的集 合 , 为边 V 表
第 6 期
基 于聚集块 的多用户连续 K最近邻多线程查询
・ 7・ l
阈值 内。
13 查询初 始化及 查询 处理 .
在算 法的初始 阶段 ,利用 Dj a算 法 ,找到 每个 聚类 的初 始扩 展树 和查 询结果 。即从 聚集 块开始 , i t kr
k近邻算法的缺点与改进_概述及解释说明
k近邻算法的缺点与改进概述及解释说明1. 引言1.1 概述在机器学习和模式识别领域中,k近邻算法被广泛应用于分类、回归和聚类等任务。
该算法利用已知数据集中的样本特征与待分类样本进行相似度度量,并通过最近邻居的投票来确定待分类样本所属的类别。
尽管k近邻算法具有简单直观、易于实现以及适用于多种数据类型的优点,但也存在一些明显的缺点。
1.2 文章结构为了全面分析和探讨k近邻算法的缺点及其改进方法,本文将按照以下结构进行论述:- 引言:对k近邻算法进行概述,提出文章的目的。
- k近邻算法的缺点:列举并详细分析计算复杂度高、数据不平衡问题和高维数据处理困难等方面存在的问题。
- k近邻算法改进方法:介绍加权k近邻算法、特征选择与降维技术以及基于密度的聚类方法等改进策略。
- 实验结果分析与比较:对不同改进方法在准确性和计算效率上的表现进行实验比较,并探讨不同参数配置对结果的影响。
- 结论与展望:总结研究结果,提出进一步研究的方向。
1.3 目的本文旨在全面了解k近邻算法的缺点,并探讨多种改进方法以解决这些问题。
通过实验比较不同改进方法在准确性和计算效率上的表现,可以为相关领域的研究者提供参考。
此外,本文还将指出目前研究中存在的未解决问题,并提出值得深入研究的方向,为未来的研究工作提供有益启示。
2. k近邻算法的缺点2.1 计算复杂度高:在k近邻算法中,当训练数据集规模很大时,计算新实例与所有训练实例之间的距离会变得非常耗时。
由于需要对每个测试实例进行计算,该算法的时间复杂度较高。
特别是在大规模数据集上执行时,可能需要较长的时间才能得出结果。
2.2 数据不平衡问题:k近邻算法中的类别比例不平衡可能导致错误的预测结果。
当某个类别的样本数量明显多于其他类别时,它们将占据更大的部分,并且对最终分类结果产生更大影响。
这种偏向性可能导致少数类别被错误地分类为多数类别,从而降低了算法在处理不平衡数据集上的准确性。
2.3 高维数据处理困难:在高维空间中,由于所谓"维度灾难"问题,在相同数量的训练数据情况下,样本分布变得稀疏,使得k近邻算法面临着挑战。
公路网上移动对象连续k近邻查询的一种方法
欧氏空间的 近邻查 询方 法 (E ) (I ) , IR 和 1E J由于 lE V I V 比IR的算法效率高 , 我们就只介绍一下 IE方法. E 这里 N 该
方法 的主要思想是以发出查询 的点为 中心逐 步进 行扩 张搜 索, 在扩 张过程 中比较所 有遇到 的移 动对象到查 询 中心的 距离 , 这种方法是 对 Di t  ̄sa算法 的一种 多次使用 , kr 当扩 张 半径超过到第 个 对象的距离时 , 查询就 结束 了.N IE算 法
( ( n) 、 e n, )对象离 它所在边 的起点距离 ( i Ds t
3 9
)、 ) 平均
K lh ozn等 人 提 出 了 V 3方 法 J 它 是 基 于 o dua a N ,
值之和) 针对路 网下 的近 邻查询 , . 一些学 者首先提 出了对
网络上的静态对 象查询处理的算法 - 2
, 而后又针对 移动
的效率取决于要查询对象 的密度 , 整个路 网范围 比较 如果 大, 而要查询 的对象又 比较少且 很分散 , 么该方法 的效率 那
就很低 , 因为要搜索大部分的路网.
然 而在大多数现实场景 中, 查询者 和移动对 象被 限制 在一
个传输 网络 中. 型的 , 典 道路 网络 就是这 样 一类 的传输 网
络 , 由各路段组成 , 它们 路段的权值对应于它们的长度或移 动对象穿越 它们所需要 的行驶时间. 在这种环境 中, 两个对
象之间的距 离被定义为连 接它们 的最 短路径 的长度 ( 即权
对象的 C N K N查询给 出了再计算 的快照 方法 , 以解决 移
动对象的位置 随时间变 化而进行更 新处理 , 而这种处 理 然
k- 最近邻算法
k- 最近邻算法k-最近邻算法是一种常用的机器学习算法,它在分类和回归问题中广泛应用。
该算法的核心思想是通过计算样本之间的距离,将测试样本与训练样本中最相似的k个样本进行比较,从而进行预测或分类。
在k-最近邻算法中,k代表了选择最相似的k个样本。
一般而言,k 的选择会影响到算法的性能和结果。
如果选择较小的k值,算法会更加敏感,可能会受到噪声的影响,导致过拟合。
而选择较大的k 值,则可能会忽略一些重要的特征,导致欠拟合。
因此,在使用k-最近邻算法时,我们需要根据具体问题和数据集的特点来选择合适的k值。
在应用k-最近邻算法时,我们首先需要计算测试样本与训练样本之间的距离。
常用的距离度量方法有欧式距离、曼哈顿距离和闵可夫斯基距离等。
通过计算距离,我们可以找到与测试样本最相似的k 个训练样本。
一旦找到了最相似的k个训练样本,根据分类问题或回归问题的不同,我们可以采用不同的方法进行预测或分类。
对于分类问题,一种常用的方法是采用多数表决的方式,即选择k个样本中出现最多的类别作为预测结果。
而对于回归问题,通常采用平均值的方式,即将k个样本的输出值进行平均,作为预测结果。
k-最近邻算法的优点之一是其简单性和易于理解。
它不需要进行模型训练,只需要进行距离计算和预测,因此在处理小型数据集或实时数据时非常有效。
此外,k-最近邻算法还具有较强的鲁棒性,对异常值和噪声具有一定的容忍度。
然而,k-最近邻算法也存在一些局限性。
首先,由于需要计算所有样本之间的距离,当数据集较大时,算法的计算复杂度较高,导致运行时间较长。
其次,k-最近邻算法对于数据集的特征尺度和数据分布较为敏感,需要对数据进行归一化和标准化处理,以确保距离计算的准确性。
此外,当数据集存在类别不平衡或噪声较多时,算法的性能可能会下降。
为了提高k-最近邻算法的性能,我们可以采用一些改进的方法。
例如,可以通过加权平均的方式考虑不同样本对预测结果的贡献程度,使得距离较近的样本具有更大的权重。
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本文 算法 需要 设定动态增量值 为a。 ur Q ey算法 处理新加
Alo t Q ey g rh i m u r
I p t , so , n u q ,bT q Oup t r p ae s t u , d td q q u
M a e . :27 t r 512 .
【 1 r . o ld 。 d r 2 0 ) trS iE gA l 】eRM P ku aJ An eaP(0 4 Mae c. n
38 3 9: 23 7— 8 9 .
【 】 r t M , bM, i kV (0 3 P iMa 33 2 . 1 F ik o V t 2 0 ) hl g8 :5 9 2 f e
数 n k的时候 , < 利用 动态增 大的搜 索区域裁剪 T R树 , 免搜 索整个 T R树 , 而减少 了T R树 的访问代 价。 P 避 P T 3 l
T R树 P
S . NN查询方法 RC
文 献 标 识 码 :A 文章 编 号 : 10 .9 3 2 1 0 —0 —2 0 73 7 ( 0 0) 6 1 1 0
针对大量移动对象 CN N查询 问题, e e s B nt 等人首先提 出 i 了Fn — N算法 , idN 利用最小距离 函数对 T R树裁剪, P 进行深度
1算法
在 处 理 大 量 并 发 连 续 k近 邻 查 询 时 ,查 询 的 更 新 变 化 非
优先遍历搜索 , 以获得最近邻对象 。 a T o等人对 Fn — N算法 常频繁 , idN 如果每次搜索都直接扫描整个 T R树, P 造成额外节点
进 行 了扩 展 , 支 持 C N查 询 。 e n 人 提 出的 C — N 的访问,影响查询效率 。本文提 出的 S — NN算法则利用预 以 KN Gl 等 n W K N RC
算法利用搜索 区域对 T R树索 引节 点进行搜索预裁剪 。T o 处理技术, P a 在不扫描整个 T R树 的前提 下, P 直接利用动态增大
图 2 B C相 F — 合金 的晶格常数随能量的变化 C eNi 参考文献 : [】 1 孟庆平, 刘奇正, 戎咏华, 徐祖耀;eNi 金 中相能量的修正 F— 合 嵌入原子法计算[; J上海交通大学学报; 0 0 期 18页. ] 2 2年 l 1 0
[】M i t nF C a ts i nS(9 8 P y . e . 86 0 . 5 l e , h n ai wa 1 9 ) h s R v B 5 : 6 si r 0
[】M aF XuK (0 6 S l tt mmu . 4 :8 . 6 , W 2 0 ) oi S aeCo d n 1 04 7
近似 结果集中对象个数小于查询近邻数 目 k时 ,或在更新时 入查询, 如下:
索区域提 出一种 改进方 法, 减少 T R树节点访 问次数, P 提高查
询效 率 。
( )i q s ul 1 f si n l
( 0 1 P y iaB 3 71 8 2 0 ) h sc 0 :3 .
结 果 增 量 地 更 新 查 询 , 有 良好 的 伸 缩 性 。 文献 【】 出 了相 于 q的相似度为 S -q,q,2l q q q.q., 具 5提 : q, S , = / 1/ 其中, qq q d k k d -2 ,
似查询的概念 ,并利用相似查询 引入 了动态扩充的查询处理 表示 q.ot q.ot 间的距离 。 - c 和 c之 L L 算法, 具有 良好 的查询效率。但文献 【】 5在处理新查询时如果 如果搜索区域 内对象个数小于查询近邻数 目k时,都需要访
【】Gmj i M, agP(9 5 Ma r cE gA 1913 7 i c D n 19 ) t i n 9 :7 . c eS
【】Mi i Y, h M P p c n t tp uo (0 5 A t 8 s n Me l J a a o s no o ls A 2 0 ) ca h . a D
一
种 改进 的连续 k近邻查询处理方法
口 武亮亮 刘 文远 陈子 军
( 燕山大学 河北 ・ 秦皇 岛 0 6 0 ) 6 0 4
摘 要 : 针对大量并发连 续 k近邻查询处理 , 出 了一种基于搜 索区域 的连续 k近邻查询处理方法(o t u u 提 cni o s n knaet e h o b sd n erhrgo , -ersn i b r ae o ac in 简称 S . NN oS —NN查询处理方法在更新时刻搜 索区域 内近邻个 g s e R C RC
M ae . 3: 29. tr 5 40
【]S i J L e W i hBD (o 6 J u 1Mae. 5 :6 9 hm H, e H J , n 2 0 ) N c. tr3 15 . [0 l t b c C ra , . Mo r r 2 0 ) ca 1 】C a e u kD M, hz n C J tr D W. r s ( 0 3 A t iJ
等 人 提 出 的 T — N 算 法 能 够 有 效 地 处 理 时问 参 数 化 k近 邻 搜 索 区 域 裁 剪 T R 树 , 计 算 新 查 询 的近 似 结 果 集 。 S — N PK N P RC N
查询 , 但必须重复提交并 多次 计算 查询 , 增加 了计算负担, 其 由 Q e ur 法 、 p ae 法 组 成 。 y算 U dt 算 效率低下 。 廖巍等人提 出了 S. NN算法, I C 能够基于上次查询 定义 1 查询相似度) 定两个 C NN查询 q、 q 相对 ( . 给 K -q,-