[发明专利]实时监测流数据突变的方法

摘要

本发明为一种实时监测数据突变的方法。该方法首先对现有监测方法关于数据突变的定义进行了扩充，提出了动态地监测突变的定义；其次，引入了倒置桶序列的直方图算法(BOIH)，利用很小的空间精确地压缩采样数据流x1，x2…xn；当把xn添加到直方图后，采用错误阳性和错误阴性的流数据监测算法检测突变情况。本发明方法能够实现自适应地监测数据突变，而且能同时监测任意多个不同时间长度窗口内的突变，并可排除数据颠簸对监测结果的影响，为提高软件系统的执行效率，兼容性和可靠性提供了保障。

主权项

1、一种实时监测流数据突变的方法，其特征在于具体步骤如下：设要监测的采样数据流为序列x1，..，xn，其中任意一个值xi是第i时刻的采样值，i为时间戳，x1为最早的采样值，xn为最新的采样值，n的大小不受限制，设相对监测门限为RTH，当RTH大于1时，为正向突变，当RTH小于1时，为反向突变；设要监测的序列的最大长度为j(1≤j≤n/2)，并且进行的聚集计算是Sum，那么定义：当$\frac{\underset{k=n-j+1}{\overset{k=n}{\Sigma }}{x}_k}{\underset{k=n-2j+1}{\overset{k=n-j}{\Sigma }}{x}_k}\ge \mathrm{RTH}(\mathrm{RTH}>1)$ 时，当前监测的长度为j的序列发生正向突变，当$\frac{\underset{k=n-j+1}{\overset{k=n}{\Sigma }}{x}_k}{\underset{k=n-2j+1}{\overset{k=n-j}{\Sigma }}{x}_k}\le \mathrm{RTH}(0<\mathrm{RTH}<1)$ 时，当前监测的长度为j的序列发生反向突变；(2)对于每个新来的采样值xn，采用倒置桶序列的直方图算法(记为BOIH)进行聚集计算，其步骤为：①当得到一个新的采样值xn，将当前桶的总数B加1，并将B的值赋给j；②新建一个桶，并将新来的采样值xn放入其中；③从i＝B-1到i＝1降序地，做如下操作：(a)对桶bi将bia和bib分别增加xn；(b)判断bib是否大于(1+δ)bja，如果bib大于(1+δ)bja，那么j--，然后跳至第3步执行；否则，将bib的值赋给bjb，再将bi的Wid添加到bi的Wid上，假如bi的MaxD大于bj的MaxD，就用bi的MaxD替换bj的MaxD，假如bi的MinD小于bj的MinD，就用bi的MinD替换bj的MinD，最后删除bi，并将当前桶的总数B减1，然后跳至第3步执行；其中，bi为桶，bia为bi中最小采样值，bib为bi中最大采样值，MaxD为桶中两个相邻采样值之差的最大值，MinD为桶中两个相邻采样值之差的最小值，δ为桶中相对误差上限；(3)按上述步骤完成把xn添加到直方图后，采用错误阳性和错误阴性的流数据监测算法，检测突变情况；其中，错误阳性算法如下：①将突变计数器burstNum置为0，并将要检测的窗口的长度windowSize置为1；②从windowSize＝1到$\mathrm{windowSize}=\frac{n}{2}$ 升序地，对长度为windowSize的窗口进行如下操作：(a)假如要监测正向突变，则将BOIH.getLargerValue(windowSize)的返回值赋给临时变量temp1，将BOIH.getSmallerValue(2*windowSize)的返回值赋给临时变量temp2；如果有temp2≥(1+RTH)(temp2-temp1)，RTH＞1，那么长度为windowSize的序列发生正向突变，将burstNum加1，否则，如果burstNum为0则跳至第4步执行；(b)假如要监测反向突变，则将BOIH.getSmallerValue(windowSize)的返回值赋给临时变量temp1，将BOIH.getLargerValue(2*windowSize)的返回值赋给临时变量temp2；如果有temp2≤(1+RTH)(temp2-temp1)，0＜RTH＜1，那么长度为windowSize的序列发生反向突变，将burstNum减1，否则跳至第4步执行；③将突变计数器burstNum的值返回；错误阴性的算法如下：①将突变计数器burstNum置为0，并将要检测的窗口的长度windowSize置为1；②从windowSize＝1到$\mathrm{windowSize}=\frac{n}{2}$ 升序地，对长度为windowSize的窗口进行如下操作：(a)假如要监测正向突变，则将BOIH.getSmallerValue(windowSize)的返回值赋给临时变量temp4，将BOIH.getLargerValue(2*windowSize)的返回值赋给临时变量temp2；如果有temp2≥(1+RTH)(temp2-temp1)，RTH＞1，那么长度为windowSize的序列发生正向突变，将burstNum加1，否则，如果burstNum为0则跳至第2步执行；(b)假如要监测反向突变，则将BOIH.getLargerValue(windowSize)的返回值赋给临时变量temp4，将BOIH.getSmallValue(2*windowSize)的返回值赋给临时变量temp2；如果有temp2≤(1+RTH)(temp2-temp1)，0＜RTH＜1，那么长度为windowSize的序列发生反向突变，将burstNum减1，否则跳至第2步执行；③将突变计数器burstNum的值返回。