[发明专利]基于图谱和可达路径数的无向加权图的子图查询方法

摘要

本发明公开了一种基于图谱和可达路径数的无向加权图的子图查询方法，步骤1，计算查询图和已知图数据集中每个图的节点标记的编码、边带权重的邻接边标记的编码和可达路径数的编码；步骤2，生成查询图和已知图数据集中每个图的图谱；步骤3，用已知图数据集中每个图的节点标记的编码、边带权重的邻接边标记的编码、可达路径数的编码和图谱构建索引树；步骤4，将查询图与索引树节点图由上至下逐层进行比对，同时进行筛选，直至筛选到最底层，所得图即为与查询图相近的候选图。本发明更好地描述了图的拓扑信息。同时，对这些特征进行编码，不仅容易存储，而且操作简单，可以加快特征之间的比较，从而加快整个子图查询的速度。

主权项

1.基于图谱和可达路径数的无向加权图的子图查询方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤1，计算查询图和已知图数据集中每个图的节点标记的编码、边带权重的邻接边标记的编码和可达路径数的编码；步骤2，生成查询图和已知图数据集中每个图的图谱；步骤3，用已知图数据集中每个图的节点标记的编码、边带权重的邻接边标记的编码、可达路径数的编码和图谱构建索引树；步骤4，将查询图节点标记的编码、边带权重的邻接边标记的编码、可达路径数的编码、图谱与索引树节点图的节点标记的编码、边带权重的邻接边标记的编码、可达路径数的编码、图谱由上至下逐层进行比对，同时进行筛选，直至筛选到最底层，所得图即为与查询图相近的候选图；步骤5，将候选图与查询图进行子图同构验证，得到结果图数据集；所述步骤1中，编码的生成过程为：节点标记的编码生成方式为，构建节点标记的哈希函数a，该哈希函数a的产生方式为，以图中节点的种类数作为字符串长度，一类节点对应一组字符串，在每类节点对应的该组字符串中取一位用数字1进行标记，其余位为0，每类节点在字符串中标记的位置不重合，同类节点字符串相同，将每个节点对应的字符串相加，该结果即为该图的节点编码；边带权重的邻接边标记的编码生成方式为，构建边带权重的邻接边标记的哈希函数b，该哈希函数b的产生方式为，将图中边的权重按照数量级划分为a级，字符串对应的分为a部分，从右到左，每部分依次表示边的权重的数量级为10ⁱ，i≤a；图中节点的种类数b为每部分字符串长度，每b位字符串从右到左依次表示第j类节点，j≤b，则该字符串共有(a×b)位；针对具体节点，找出其邻接边，一条边对应一组字符串；每组字符串的确定方法为，先确定具体边的边带权重的数量级，进而确定该数量级对应的b位字符串，从图中确定该边的另一端节点对应的种类，用数字1在该b位字符串中对应的位置进行标记，其余位为0；对每条边的字符串求和，得到的(a×b)位字符串即为上述节点的边带权重的邻接边标记的编码；可达路径数的编码生成方式为，先构建图的可达路径数的哈希函数c，该哈希函数c的产生方式为，以图中节点的种类数作为字符串长度，一类节点对应一组字符串，在每类节点对应的该组字符串中取一位用数字1进行标记，其余位为0，每类节点在字符串中标记的位置不重合，同类节点字符串相同；计算图的邻接矩阵，邻接矩阵的阶数n与图中的节点数相同，第r行第s列元素表示第r个节点到第s节点的一步可达路径的数目，r≤n，s≤n；根据要求的图的c步可达路径数，求邻接矩阵的c次幂方阵；邻接矩阵c次幂方阵第w行第v列元素表示第w个节点到第v节点的c步可达路径的数目；按照节点种类将每条路径转化为上述哈希函数对应的字符串；对每个节点的字符串求和，该结果即为该图的可达路径数编码；所述步骤2中，图谱的生成过程为：步骤2.1，对于图中的每个节点先得到它的N层生成图，其中，N为任意自然数；步骤2.2，求出每个节点N层生成图的邻接矩阵；步骤2.3，根据公式x＝(x‑s)/(d‑s)，将邻接矩阵进行标准化，其中，x为邻接矩阵中的元素，s为邻接矩阵中的最小值，d为邻接矩阵中的最大值，计算标准化矩阵的特征值；步骤2.4，将求得的每个节点的特征值进行递减排序，取出前2个特征值，即最大特征值和次大特征值；将所有节点的最大特征值进行递减排序，将所有节点的次大特征值进行递减排序；得到两个序列；该两个序列即为该图的两个图谱；所述步骤2.1中，节点的N层生成图生成方法为，针对具体节点，将该节点外围的第N层节点及该节点到第N层节点之间的所有节点和边加入图中，该图即为该节点的N层生成图。