專利名稱：一種部分最值查詢方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)查詢技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，本發(fā)明涉及一種部分最值查詢方法。
背景技術(shù)：
在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)安全信息系統(tǒng)態(tài)勢分析的過程中，經(jīng)常會遇到以下的數(shù)據(jù)庫查詢操作查詢當(dāng)前網(wǎng)段中漏洞最多的主機或者查詢某個局域網(wǎng)中受攻擊最多的主機等，此類查詢通常是隨著需求不同而不斷變化的。而且這些數(shù)據(jù)庫查詢操作有個共同的特點，即它們都是針對數(shù)據(jù)庫中的部分記錄進(jìn)行統(tǒng)計，如“當(dāng)前網(wǎng)段”或“某個局域網(wǎng)”，此類操作都可以歸到部分查詢技術(shù)中。而部分最值查詢是部分查詢技術(shù)中的一個重要方面。部分最值查詢是指規(guī)定了部分維屬性取值的基礎(chǔ)上，在這些維屬性取值所確定的數(shù)據(jù)單元中查詢滿足條件的數(shù)據(jù)，并按照要求對選取的數(shù)據(jù)單元進(jìn)行聚集操作(MAX或 MIN)。以網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢分析中多維數(shù)據(jù)立方體為例假設(shè)一個數(shù)據(jù)立方體有3個維屬性時間維、地點維和網(wǎng)絡(luò)攻擊種類維；度量屬性有攻擊的數(shù)目。其中，度量屬性一般就是數(shù)值信息。例如查詢時間維={2010年4月，2010年5月}，地點={長沙，武漢，廣州}，攻擊種類={木馬，蠕蟲}時攻擊的數(shù)目。這就是一個典型的部分最值查詢的例子。現(xiàn)有技術(shù)中，部分最值查詢通常的方法就是為查詢的數(shù)據(jù)建立一個排序索引，然后順序地搜索該索引的各數(shù)據(jù)單元，并檢驗索引數(shù)據(jù)單元內(nèi)數(shù)值所指示的數(shù)組D的數(shù)據(jù)單元是否屬于查詢范圍。這種方法結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)較容易，但由于這種方法需要順序地搜索索引的每個數(shù)據(jù)單元，如果查詢目標(biāo)位于索引的靠后部分，則會導(dǎo)致響應(yīng)時間較長，難以實現(xiàn)快速查詢?？偟脕碚f，這種基于排序索引的查詢方法效率較低。因此，當(dāng)前迫切需要一種具有更高效率的部分最值查詢方法，以顯著縮短查詢響應(yīng)時間，實現(xiàn)快速查詢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是一種效率高，能夠顯著縮短查詢響應(yīng)時間，實現(xiàn)快速查詢的部分最值查詢方法。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了部分最值查詢方法，包括下列步驟1)確定部分最值查詢的初始查詢范圍；2)從待查詢數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的排序決策樹的根節(jié)點開始，逐層向下搜索所述部分最值位于哪一個排序決策樹的節(jié)點內(nèi)，直至得出部分最值查詢結(jié)果；所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的排序決策樹的定義如下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)D是一個具有m個數(shù)據(jù)單元的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，m> 1，R是該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的排序索引，則D的排序?qū)Ψ址鸕BS是一個比特向量Vs = ^ob1. · · V1)，滿足
=^第一狀態(tài)，當(dāng)0 9+<[w/2] R[1]—i第二狀態(tài)，其他
其中，第一狀態(tài)與第二狀態(tài)互為反狀態(tài)；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)D的排序決策樹是滿足下列條件的二叉樹(1)樹的根節(jié)點是RBStl^1 ；(2)樹的葉節(jié)點是RBSV:U，滿足U-V = I;(3) RBSviu的左孩子節(jié)點是RBSv1，w是RBSviu的權(quán)重(注=RBSviu的權(quán)重為 [(u-v+l)/2)])；(4)當(dāng)RBSV:U的權(quán)重大于2時，RBSviu的右孩子節(jié)點是RBS(V+W):U，否則右孩子不存在。以上RBS的下標(biāo)對應(yīng)于排序區(qū)間，RBSi:j表示在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)D中排序在第i至第j的數(shù)據(jù)單元所組成的子數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Di:j所對應(yīng)的RBS，其中0 < i < j < m-1。其中，所述待查詢數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為數(shù)組。其中，所述步驟1)還包括根據(jù)部分最值查詢的初始查詢范圍確定初始查詢向量。其中，所述第一狀態(tài)為1，所述第二狀態(tài)為0 ；所述步驟2、包括下列子步驟21)對待查詢的數(shù)組，讀取該數(shù)組的排序決策樹，取其根節(jié)點作為當(dāng)前節(jié)點，將初始查詢向量作為當(dāng)前查詢向量；22)對當(dāng)前節(jié)點的排序?qū)Ψ址彤?dāng)前查詢向量進(jìn)行按位與運算得到判據(jù)向量V， 如果|v| = 1，則向量ν中值為ι的比特位所對應(yīng)的數(shù)據(jù)單元即為部分最值所在的數(shù)據(jù)單元，本次部分最值查詢結(jié)束；如果|v| =0或Ivl >1，則執(zhí)行步驟23)；其中，Ivl表示判據(jù)向量ν的權(quán)重，在查詢部分最大值時，判據(jù)向量ν的權(quán)重是ν中值為ι的比特位的個數(shù)，在查詢部分最小值時，判據(jù)向量V的權(quán)重是V中值為0的比特位的個數(shù)；23)如果|V| > 1則部分最值位于左孩子節(jié)點中，則取左孩子節(jié)點作為下一層搜索的目標(biāo)節(jié)點；如果|V| =0則部分最值位于右孩子節(jié)點中，則取右孩子節(jié)點作為下一層搜索的目標(biāo)節(jié)點；根據(jù)當(dāng)前節(jié)點的排序?qū)Ψ址蛗V|的值，重新確定縮小范圍后的部分最值查詢范圍，從而更新查詢向量；24)將步驟23)所確定的進(jìn)行下一層搜索的目標(biāo)節(jié)點作為新的當(dāng)前節(jié)點，以及步驟2 所得出的更新后的查詢向量作為當(dāng)前查詢向量，然后返回執(zhí)行步驟22)，這樣不斷循環(huán)，直至查詢出所需的部分最值。其中，所述步驟23)中，如果|V| > 1，則按當(dāng)前節(jié)點的排序?qū)Ψ址兄禐?的位對 ν進(jìn)行截取，得到新的查詢向量；如果|V| =0，則按當(dāng)前節(jié)點的排序?qū)Ψ址次蝗》春蟮玫降闹禐棣傻奈粚Ζ瓦M(jìn)行截取，得到新的查詢向量。本發(fā)明還提供了一種對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)D構(gòu)建排序決策樹的方法，包括下列步驟1)對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)D排序并構(gòu)建排序索引R，根據(jù)R將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)D中數(shù)值大小排在前半部分的數(shù)據(jù)單元對應(yīng)的排序?qū)Ψ址鸕BS比特位置為第一狀態(tài)，后半部分的數(shù)據(jù)單元對應(yīng)的RBS比特位置為第二狀態(tài)；從而構(gòu)建排序?qū)Ψ址鸕BS作為根節(jié)點；第一狀態(tài)與第二狀態(tài)互為反狀態(tài)；2)取數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)D作為當(dāng)前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Dtl ；3)檢測當(dāng)前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Dtl的排序?qū)Ψ址鸕BS中第一狀態(tài)的比特位的個數(shù)，如果大于1則繼續(xù)執(zhí)行步驟4)，否則停止執(zhí)行后續(xù)步驟；4)將當(dāng)前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Dtl拆分，構(gòu)建新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Dlrft和1\_，其中Dlrft由當(dāng)前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Dtl中數(shù)值大小排在前半部分的數(shù)據(jù)單元組成，Dright由當(dāng)前數(shù)組Dtl中數(shù)值大小排在后半部分的數(shù)據(jù)單元組成；分別構(gòu)建新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Dlrft和Dright的排序索引Rlrft和Rright，然后構(gòu)建對應(yīng)的排序?qū)Ψ址鸕BSleft和RBSHght，RB^eft作為當(dāng)前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)D。對應(yīng)的排序決策樹節(jié)點的左孩子節(jié)點，RBSright作為當(dāng)前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Dtl對應(yīng)的排序決策樹節(jié)點的右孩子節(jié)點；5)分別將新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Dlrft和作為當(dāng)前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Dtl并重新執(zhí)行步驟3)，直至所有當(dāng)前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Dtl的排序?qū)Ψ址鸕BS中第一狀態(tài)的比特位的個數(shù)不大于1，此時排序決策樹的所有節(jié)點均構(gòu)造完成。其中，所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為數(shù)組。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有下列技術(shù)效果本發(fā)明的查詢效率高，能夠顯著縮短查詢響應(yīng)時間，實現(xiàn)快速查詢。


圖1示出了一個排序索引結(jié)構(gòu)的示例；圖2示出了本發(fā)明一個RD-Rree的示例；圖3示出了本發(fā)明一個RD-Tree的搜索過程的示例；圖4示出了本發(fā)明一個RD-Tree的搜索過程中| V | = 0的情況的示例；圖5示出了本發(fā)明一個得出搜索結(jié)果返回值的方法示例。
具體實施例方式現(xiàn)有技術(shù)中，最值問題通常按下面的方式描述。假設(shè)D是一個大小為η的數(shù)組，數(shù)組的索引從0到n-1。設(shè)N= {0,1, ... , η-1} 為數(shù)組D索引的集合。給定一個查詢I，它由D中的部分索引域的值來表示，Ι^Ν。關(guān)于數(shù)組D中部分?jǐn)?shù)據(jù)的最值查詢問題，有如下定義
權(quán)利要求
1.一種部分最值查詢方法，其特征在于，包括下列步驟1)確定部分最值查詢的初始查詢范圍；2)從待查詢數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的排序決策樹的根節(jié)點開始，逐層向下搜索所述部分最值位于哪一個排序決策樹的節(jié)點內(nèi)，直至得出部分最值查詢結(jié)果；所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的排序決策樹的定義如下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)D是一個具有m個數(shù)據(jù)單元的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，m > 1，R是該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的排序索引， 則D的排序?qū)Ψ址鸕BS是一個比特向量Vs = ^ob1. · · V1)，滿足=^第一狀態(tài)，當(dāng)0 9+<[w/2] R[1]—i第二狀態(tài)，其他其中，第一狀態(tài)與第二狀態(tài)互為反狀態(tài)； 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)D的排序決策樹是滿足下列條件的二叉樹(1)樹的根節(jié)點是RBStlI1；(2)樹的葉節(jié)點是RBSV:U，滿足u-v= 1 ；(3)RBSviu的左孩子節(jié)點是RBSpt1，w是RBSV:U的權(quán)重(注RBSV:U的權(quán)重為 [(u-v+l)/2)])；(4)當(dāng)RBSV:U的權(quán)重大于2時，RBSviu的右孩子節(jié)點是RBS(V+W):u，否則右孩子不存在。 以上RBS的下標(biāo)對應(yīng)于排序區(qū)間，RBSi:j表示在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)D中排序在第i至第j的數(shù)據(jù)單元所組成的子數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Di:j所對應(yīng)的RBS，其中0 < i < j < m-1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部分最值查詢方法，其特征在于，所述待查詢數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為數(shù)組。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的部分最值查詢方法，其特征在于，所述步驟1)還包括根據(jù)部分最值查詢的初始查詢范圍確定初始查詢向量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的部分最值查詢方法，其特征在于，所述第一狀態(tài)為1，所述第二狀態(tài)為0 ；所述步驟2~)包括下列子步驟21)對待查詢的數(shù)組，讀取該數(shù)組的排序決策樹，取其根節(jié)點作為當(dāng)前節(jié)點，將初始查詢向量作為當(dāng)前查詢向量；22)對當(dāng)前節(jié)點的排序?qū)Ψ址彤?dāng)前查詢向量進(jìn)行按位與運算得到判據(jù)向量V，如果 |v| = 1，則向量ν中值為ι的比特位所對應(yīng)的數(shù)據(jù)單元即為部分最值所在的數(shù)據(jù)單元，本次部分最值查詢結(jié)束；如果|v| =0或Ivl > 1，則執(zhí)行步驟23)；其中，Ivl表示判據(jù)向量 V的權(quán)重，在查詢部分最大值時，判據(jù)向量V的權(quán)重是V中值為1的比特位的個數(shù)，在查詢部分最小值時，判據(jù)向量V的權(quán)重是V中值為0的比特位的個數(shù)；23)如果|V|> 1則部分最值位于左孩子節(jié)點中，則取左孩子節(jié)點作為下一層搜索的目標(biāo)節(jié)點；如果|V| =0則部分最值位于右孩子節(jié)點中，則取右孩子節(jié)點作為下一層搜索的目標(biāo)節(jié)點；根據(jù)當(dāng)前節(jié)點的排序?qū)Ψ址蛗v|的值，重新確定縮小范圍后的部分最值查詢范圍， 從而更新查詢向量；24)將步驟2 所確定的進(jìn)行下一層搜索的目標(biāo)節(jié)點作為新的當(dāng)前節(jié)點，以及步驟23) 所得出的更新后的查詢向量作為當(dāng)前查詢向量，然后返回執(zhí)行步驟22)，這樣不斷循環(huán)，直至查詢出所需的部分最值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的部分最值查詢方法，其特征在于，所述步驟23)中，如果|V| > 1，則按當(dāng)前節(jié)點的排序?qū)Ψ址兄禐?的位對V進(jìn)行截取，得到新的查詢向量；如果|V| =0，則按當(dāng)前節(jié)點的排序?qū)Ψ址次蝗》春蟮玫降闹禐?的位對V進(jìn)行截取，得到新的查詢向量。
6.一種對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)D構(gòu)建排序決策樹的方法，其特征在于，包括下列步驟1)對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)D排序并構(gòu)建排序索引R，根據(jù)R將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)D中數(shù)值大小排在前半部分的數(shù)據(jù)單元對應(yīng)的排序?qū)Ψ址鸕BS比特位置為第一狀態(tài)，后半部分的數(shù)據(jù)單元對應(yīng)的RBS 比特位置為第二狀態(tài)；從而構(gòu)建排序?qū)Ψ址鸕BS作為根節(jié)點；第一狀態(tài)與第二狀態(tài)互為反狀態(tài)；2)取數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)D作為當(dāng)前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Dtl；3)檢測當(dāng)前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Dtl的排序?qū)Ψ址鸕BS中第一狀態(tài)的比特位的個數(shù)，如果大于1則繼續(xù)執(zhí)行步驟4)，否則停止執(zhí)行后續(xù)步驟；4)將當(dāng)前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Dtl拆分，構(gòu)建新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Dlrft，其中Dlrft由當(dāng)前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) D0中數(shù)值大小排在前半部分的數(shù)據(jù)單元組成，DHght由當(dāng)前數(shù)組Dtl中數(shù)值大小排在后半部分的數(shù)據(jù)單元組成；分別構(gòu)建新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Dlrft和Aight的排序索引Rlrft和RHght，然后構(gòu)建對應(yīng)的排序?qū)Ψ址鸕BSleft和RB、ght，RBSleft作為當(dāng)前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)D。對應(yīng)的排序決策樹節(jié)點的左孩子節(jié)點， RBSright作為當(dāng)前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Dtl對應(yīng)的排序決策樹節(jié)點的右孩子節(jié)點；5)分別將新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Dlrft和DHght作為當(dāng)前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Dtl并重新執(zhí)行步驟3)，直至所有當(dāng)前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Dtl的排序?qū)Ψ址鸕BS中第一狀態(tài)的比特位的個數(shù)不大于1，此時排序決策樹的所有節(jié)點均構(gòu)造完成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的部分最值查詢方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為數(shù)組。
全文摘要
本發(fā)明提供一種部分最值查詢方法，包括下列步驟1)確定待查詢數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中符合部分最值查詢條件的數(shù)據(jù)單元，從而獲得初始查詢范圍；2)從所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的排序決策樹的根節(jié)點開始，逐層向下搜索所述部分最值位于哪一個排序決策樹的節(jié)點內(nèi)，直至得出部分最值查詢結(jié)果。本發(fā)明的查詢效率高，能夠顯著縮短查詢響應(yīng)時間，實現(xiàn)快速查詢。
文檔編號G06F17/30GK102456073SQ201110343309
公開日2012年5月16日 申請日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者劉 東, 劉斐, 周斌, 夏榕澤, 張建鋒, 徐鏡湖, 李遠(yuǎn)征, 楊樹強, 王雯霞, 賈焰, 鄭黎明, 韓偉紅 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)