本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)處理，具體涉及一種子超圖包含查詢(xún)方法。

背景技術(shù)：

1、圖在化學(xué)、生物學(xué)、社會(huì)學(xué)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，因?yàn)樗鼈兡軌虮硎靖鞣N對(duì)象之間的復(fù)雜關(guān)系。近年來(lái)，隨著大數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)的規(guī)模以前所未有的速度增長(zhǎng)，且對(duì)象之間的關(guān)系變得愈加復(fù)雜。因此，傳統(tǒng)的圖已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的需求。超圖是圖的一種推廣。與傳統(tǒng)圖中每條邊連接兩個(gè)頂點(diǎn)不同，超圖中的超邊可以連接任意數(shù)量的頂點(diǎn)。因此，超圖能夠有效地描述實(shí)體之間復(fù)雜的關(guān)系和更高階的信息。

2、子超圖查詢(xún)，如子超圖匹配查詢(xún)、子超圖包含查詢(xún)和子超圖包含關(guān)系查詢(xún)，是根據(jù)查詢(xún)超圖q在數(shù)據(jù)超圖h中找到所有符合要求的子超圖。子超圖查詢(xún)已廣泛應(yīng)用于以下實(shí)際場(chǎng)景：

3、(1)生物網(wǎng)絡(luò)挖掘：尋找具有特定功能的蛋白質(zhì)復(fù)合物是生物信息學(xué)中的一個(gè)重要研究方向。生物學(xué)家可以通過(guò)超圖查詢(xún)了解蛋白質(zhì)之間的相互關(guān)系和相互作用。類(lèi)似地，超圖也可以應(yīng)用于基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和疾病相關(guān)研究。

4、(2)圖像中的查詢(xún)對(duì)象：在模式識(shí)別和計(jì)算機(jī)視覺(jué)中，查詢(xún)圖像中的特定對(duì)象是一個(gè)核心問(wèn)題。通過(guò)超圖可以精確建模圖像的空間上下文信息。子超圖查詢(xún)可以減少由于計(jì)算像素相似度而產(chǎn)生的巨大計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)。

5、子超圖包含查詢(xún)是子超圖匹配查詢(xún)的擴(kuò)展。在子超圖匹配查詢(xún)中，匹配子超圖和查詢(xún)超圖q中相應(yīng)超邊所包含的頂點(diǎn)類(lèi)型和數(shù)量是相同的，可以稱(chēng)這一特性為超邊語(yǔ)義的完整性。同時(shí)，匹配子超圖中超邊之間的重疊頂點(diǎn)的數(shù)量和類(lèi)型與查詢(xún)超圖中相應(yīng)超邊之間重疊頂點(diǎn)的數(shù)量和類(lèi)型相同，可以稱(chēng)這一特性為超邊結(jié)構(gòu)的完整性。

6、子超圖匹配查詢(xún)的最直接方法是將查詢(xún)超圖q和數(shù)據(jù)超圖h轉(zhuǎn)換為二分圖。二分圖的上部頂點(diǎn)表示超圖中的超邊，下部頂點(diǎn)表示超圖中的頂點(diǎn)，二分圖中的邊表示超邊與頂點(diǎn)之間的包含關(guān)系。將查詢(xún)超圖和數(shù)據(jù)超圖轉(zhuǎn)換為二分圖后，可以直接使用現(xiàn)有的子圖匹配算法來(lái)進(jìn)行子超圖匹配。然而，盡管二分圖可以在不丟失超圖信息的情況下保存超圖信息，但它們會(huì)顯著增加圖的規(guī)模。例如，一個(gè)包含500個(gè)頂點(diǎn)和100條超邊的超圖會(huì)生成一個(gè)包含600個(gè)頂點(diǎn)和數(shù)萬(wàn)個(gè)邊的二分圖。子圖匹配問(wèn)題已經(jīng)被證明是np-hard的，因此，這種膨脹將導(dǎo)致顯著的額外計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)。

7、子超圖包含的一個(gè)例子是：在作者-文章超圖數(shù)據(jù)庫(kù)中搜索至少有兩個(gè)共同作者的文章。與子超圖匹配查詢(xún)類(lèi)似，子超圖包含查詢(xún)也必須滿(mǎn)足超邊語(yǔ)義的完整性。與子超圖匹配查詢(xún)不同，匹配子超圖中超邊之間的重疊頂點(diǎn)數(shù)量和類(lèi)型，必須大于或等于查詢(xún)超圖中相應(yīng)超邊之間重疊頂點(diǎn)的數(shù)量和類(lèi)型。這一特性是超邊結(jié)構(gòu)完整性的擴(kuò)展。目前缺少相關(guān)研究的公開(kāi)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本技術(shù)提出一種子超圖包含查詢(xún)方法，通過(guò)超圖映射圖將超圖無(wú)損映射到傳統(tǒng)圖且不會(huì)造成膨脹，并為超圖映射圖的每一個(gè)頂點(diǎn)建立一個(gè)級(jí)別包含索引，最后通過(guò)級(jí)別包含索引和超圖映射圖，快速的進(jìn)行子超圖包含查詢(xún)。

2、第一方面，本技術(shù)提出一種子超圖包含查詢(xún)方法，包括：

3、獲取待查詢(xún)超圖以及數(shù)據(jù)庫(kù)超圖；

4、將所述待查詢(xún)超圖轉(zhuǎn)換為待查詢(xún)的超圖映射圖；

5、采用子超圖包含查詢(xún)算法查詢(xún)級(jí)別包含索引中是否含有待查詢(xún)的超圖映射圖對(duì)應(yīng)的子超圖，將待查詢(xún)的超圖映射圖對(duì)應(yīng)的子超圖作為查詢(xún)結(jié)果；其中，所述級(jí)別包含索引，構(gòu)建過(guò)程為：將數(shù)據(jù)庫(kù)超圖轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫(kù)超圖映射圖，并根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)超圖映射圖的每一個(gè)頂點(diǎn)構(gòu)建具有樹(shù)形結(jié)構(gòu)的級(jí)別包含索引。

6、所述將所述待查詢(xún)超圖轉(zhuǎn)換為待查詢(xún)的超圖映射圖，包括：

7、將所述待查詢(xún)超圖的每一個(gè)超邊對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換為待查詢(xún)的超圖映射圖中的一個(gè)頂點(diǎn)，并且待查詢(xún)超圖的每一個(gè)超邊的簽名等同于待查詢(xún)的超圖映射圖中對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)的簽名；

8、若在待查詢(xún)超圖中存在兩個(gè)超邊對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換為待查詢(xún)的超圖映射圖中的兩個(gè)頂點(diǎn)，并且兩個(gè)頂點(diǎn)重疊，則在待查詢(xún)的超圖映射圖中兩個(gè)頂點(diǎn)之間存在一條連接邊，連接邊的標(biāo)簽由待查詢(xún)超圖的兩個(gè)超邊的簽名組成，并且連接邊的標(biāo)簽按照超圖映射圖的頂點(diǎn)編碼順序排列。

9、所述子超圖包含查詢(xún)算法，當(dāng)滿(mǎn)足如下三條規(guī)則，則稱(chēng)待查詢(xún)超圖是數(shù)據(jù)庫(kù)超圖的子超圖包含，包括：

10、頂點(diǎn)標(biāo)簽一致規(guī)則：待查詢(xún)的超圖映射圖中的每一個(gè)頂點(diǎn)在級(jí)別包含索引中對(duì)應(yīng)的頂點(diǎn)的簽名是一致；

11、連接邊映射規(guī)則：待查詢(xún)的超圖映射圖中的每一個(gè)連接邊能夠在級(jí)別包含索引中找到具有相同頂點(diǎn)集合的邊；

12、交集關(guān)系規(guī)則：待查詢(xún)的超圖映射圖中的兩個(gè)連接邊的頂點(diǎn)交集包含在級(jí)別包含索引中兩個(gè)連接邊對(duì)應(yīng)的頂點(diǎn)交集之內(nèi)。

13、所述將數(shù)據(jù)庫(kù)超圖轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫(kù)超圖映射圖，包括：

14、將所述數(shù)據(jù)庫(kù)超圖的每一個(gè)超邊對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫(kù)超圖映射圖中的一個(gè)頂點(diǎn)，并且數(shù)據(jù)庫(kù)超圖的每一個(gè)超邊的簽名等同于數(shù)據(jù)庫(kù)超圖映射圖中對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)的標(biāo)簽；

15、若在數(shù)據(jù)庫(kù)超圖中存在兩個(gè)超邊對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫(kù)超圖映射圖中的兩個(gè)頂點(diǎn)，并且兩個(gè)頂點(diǎn)重疊，則在數(shù)據(jù)庫(kù)超圖映射圖中兩個(gè)頂點(diǎn)之間存在一條連接邊，連接邊的標(biāo)簽由數(shù)據(jù)庫(kù)超圖的兩個(gè)超邊的簽名組成，并且連接邊的標(biāo)簽按照超圖映射圖的頂點(diǎn)編碼順序排列。

16、所述級(jí)別包含索引，用于保存節(jié)點(diǎn)、相鄰節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的邊、節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽以及邊的標(biāo)簽，所述節(jié)點(diǎn)為多個(gè)，在樹(shù)形結(jié)構(gòu)的最上層為根節(jié)點(diǎn)，樹(shù)形結(jié)構(gòu)的最低層的節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽之間不存在任何重疊或包含關(guān)系，上層的邊的標(biāo)簽包含相鄰的下層邊的標(biāo)簽；如果兩個(gè)邊的標(biāo)簽相同，那么兩個(gè)邊會(huì)被存儲(chǔ)在級(jí)別包含索引中的同一個(gè)節(jié)點(diǎn)下。

17、所述并根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)超圖映射圖的每一個(gè)頂點(diǎn)構(gòu)建具有樹(shù)形結(jié)構(gòu)的級(jí)別包含索引，包括：

18、步驟s100：找到連接到根節(jié)點(diǎn)的超圖映射圖中的頂點(diǎn)，若頂點(diǎn)的邊的標(biāo)簽沒(méi)有被其他邊標(biāo)簽包含，則將所述頂點(diǎn)插入具有樹(shù)形結(jié)構(gòu)的級(jí)別包含索引中；

19、步驟s101：找到與所述根節(jié)點(diǎn)或已插入級(jí)別包含索引中的節(jié)點(diǎn)相連接的超圖映射圖中的頂點(diǎn)，若頂點(diǎn)的邊的標(biāo)簽沒(méi)有被其他邊標(biāo)簽包含，則將所述頂點(diǎn)插入具有樹(shù)形結(jié)構(gòu)的級(jí)別包含索引中，并且插入的位置是在已插入級(jí)別包含索引中的節(jié)點(diǎn)下方，且已插入級(jí)別包含索引中的節(jié)點(diǎn)的標(biāo)簽會(huì)包含已插入級(jí)別包含索引中的節(jié)點(diǎn)的邊的標(biāo)簽；

20、步驟s102：重復(fù)步驟s101，直到所有超圖映射圖的頂點(diǎn)都插入到具有樹(shù)形結(jié)構(gòu)的級(jí)別包含索引中。

21、第二方面，本技術(shù)提出一種電子設(shè)備，包括：一個(gè)或多個(gè)處理器，以及存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)指令，當(dāng)所述指令被所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行所述的一種子超圖包含查詢(xún)方法。

22、第三方面，本技術(shù)提出一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其存儲(chǔ)有可執(zhí)行的指令，所述指令當(dāng)被執(zhí)行時(shí)使得處理器執(zhí)行所述的一種子超圖包含查詢(xún)方法。

23、第四方面，本技術(shù)提出一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序或指令，該計(jì)算機(jī)程序或指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的一種子超圖包含查詢(xún)方法。

24、有益效果：

25、本技術(shù)提出一種子超圖包含查詢(xún)方法，(1)提出了一種將超圖映射到圖中的結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為超圖映射圖，解決了將超圖映射到圖中所不引起二分圖等膨脹問(wèn)題。(2)建立級(jí)別包含索引，在子超圖匹配過(guò)程中，可以直接對(duì)索引進(jìn)行查詢(xún)，而不需要遍歷數(shù)據(jù)超圖，極大縮短匹配時(shí)間。