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基于社區(qū)結(jié)構(gòu)的快速子圖匹配方法

1.痛點問題隨著圖在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，對圖上相關(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際使用中速度均較慢，當(dāng)數(shù)據(jù)量較大時，現(xiàn)有方法的時間開銷巨大，難以滿足具體匹配過程中的時效性需求。同時，這些方法沒有充分利用圖數(shù)據(jù)的本質(zhì)結(jié)構(gòu)特點進行剪枝，在運行效率上仍有較大的改進空間。 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)在匹配過程中進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)子圖匹配計算流程首先，本技術(shù)識別數(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)化策略對子圖匹配過程進行優(yōu)化，并實現(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，從而減少匹配過程中的計算量；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，在匹配過程中提前發(fā)現(xiàn)無法產(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，即那些和其他社區(qū)的節(jié)點間有邊關(guān)聯(lián)的節(jié)點，根據(jù)邊界節(jié)點的鄰居情況進行剪枝，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)，也可作為單獨軟件工具并支持二次開發(fā)。 3.合作需求 1）應(yīng)用場景：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)，進而作為查詢結(jié)果返回或用于后續(xù)深入分析。可用于包括但不限于社交網(wǎng)絡(luò)、金融、電商、安全和航天等眾多場景中。 2）資源對接：對圖查詢、圖分析有需求且對其高效性有要求的個人、單位和企業(yè)等。

清華大學(xué) 2022-12-05

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