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基于社區(qū)結(jié)構(gòu)的快速子圖匹配方法

1.痛點(diǎn)問(wèn)題隨著圖在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，對(duì)圖上相關(guān)高效查詢方法的需求也與日俱增，特別是在社交網(wǎng)絡(luò)、金融、電商、安全和航天等眾多領(lǐng)域具有重要作用的子圖匹配查詢。然而，現(xiàn)有子圖匹配方法在實(shí)際使用中速度均較慢，當(dāng)數(shù)據(jù)量較大時(shí)，現(xiàn)有方法的時(shí)間開銷巨大，難以滿足具體匹配過(guò)程中的時(shí)效性需求。同時(shí)，這些方法沒(méi)有充分利用圖數(shù)據(jù)的本質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行剪枝，在運(yùn)行效率上仍有較大的改進(jìn)空間。 2.解決方案本技術(shù)提出一種基于社區(qū)結(jié)構(gòu)的子圖匹配方法，基于社區(qū)結(jié)構(gòu)在匹配過(guò)程中進(jìn)行剪枝從而加快子圖匹配的速度。流程圖如圖1所示。圖1 本技術(shù)子圖匹配計(jì)算流程首先，本技術(shù)識(shí)別數(shù)據(jù)圖中的社區(qū)結(jié)構(gòu)，將數(shù)據(jù)圖劃分為若干“內(nèi)部緊密關(guān)聯(lián)、相互之間連接松散”的社區(qū)。接著，基于社區(qū)結(jié)構(gòu)，提出三種優(yōu)化策略對(duì)子圖匹配過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，并實(shí)現(xiàn)了相關(guān)技術(shù)。具體地，這三種優(yōu)化策略包括兩階段破對(duì)稱策略、基于社區(qū)路徑的剪枝策略和基于社區(qū)結(jié)構(gòu)的邊界剪枝策略。其中，兩階段破對(duì)稱策略利用模式圖中的自同構(gòu)映射，根據(jù)已得到的若干匹配結(jié)果推斷出新的匹配結(jié)果，從而減少匹配過(guò)程中的計(jì)算量；基于社區(qū)路徑的剪枝策略根據(jù)數(shù)據(jù)圖中的跨社區(qū)的路徑構(gòu)建索引，在匹配過(guò)程中提前發(fā)現(xiàn)無(wú)法產(chǎn)生匹配結(jié)果的匹配嘗試，減少匹配開銷；基于社區(qū)結(jié)構(gòu)的邊界剪枝則考慮各社區(qū)的邊界節(jié)點(diǎn)，即那些和其他社區(qū)的節(jié)點(diǎn)間有邊關(guān)聯(lián)的節(jié)點(diǎn)，根據(jù)邊界節(jié)點(diǎn)的鄰居情況進(jìn)行剪枝，減小搜索空間，加快子圖匹配速度。基于上述優(yōu)化策略，本技術(shù)提出的基于社區(qū)結(jié)構(gòu)的高效子圖匹配方法能根據(jù)給出的數(shù)據(jù)圖和模式圖快速返回子圖匹配結(jié)果。該技術(shù)可以作為模塊嵌入金融、電商和航天等已有軟件系統(tǒng)，也可作為單獨(dú)軟件工具并支持二次開發(fā)。 3.合作需求 1）應(yīng)用場(chǎng)景：在圖數(shù)據(jù)中快速查找滿足某種特定結(jié)構(gòu)的子圖結(jié)構(gòu)，進(jìn)而作為查詢結(jié)果返回或用于后續(xù)深入分析?？捎糜诎ǖ幌抻谏缃痪W(wǎng)絡(luò)、金融、電商、安全和航天等眾多場(chǎng)景中。 2）資源對(duì)接：對(duì)圖查詢、圖分析有需求且對(duì)其高效性有要求的個(gè)人、單位和企業(yè)等。

清華大學(xué) 2022-12-05

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