時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)新理論

內(nèi)容概要

郝忠孝所著的《時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)新理論》系統(tǒng)論述和分析了時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)、移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)等查詢、空間數(shù)據(jù)推理新技術(shù)和新理論。全書共分8章。內(nèi)容包括：基于Voronoi圖的線段反向最近鄰查詢；空間數(shù)據(jù)間的序及數(shù)據(jù)查詢；不確定性平面、區(qū)域的平面線段的近鄰查詢、平面動(dòng)態(tài)線段的索引和查詢；基于聚類的空間數(shù)據(jù)索引優(yōu)化及代價(jià)分析；高維主存kNN
查詢，△-tree的非遞歸、遞歸深度優(yōu)先，自底向上深度遞歸kNN查詢，自頂向下主存△-tree的高維數(shù)據(jù)相似連接；區(qū)域?qū)ο箝g主方向關(guān)系的反關(guān)系推理、三維空間方向關(guān)系的表達(dá)與推理、基于定性坐標(biāo)的位置表達(dá)及主方向關(guān)系推理等。
《時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)新理論》可作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科、地理信息系統(tǒng)、機(jī)器人技術(shù)、人工智能、衛(wèi)星遙感、氣象分析、地質(zhì)災(zāi)害分析等專業(yè)的高年級(jí)本科生或碩士生選修課教材，也可供從事上述領(lǐng)域研究的博士生、科研人員及工程技術(shù)人員等參考。

作者簡(jiǎn)介

郝忠孝，教授，山東蓬萊人，1940年12月生，中共黨員，曾任原東北重型機(jī)械學(xué)院副校長(zhǎng)，齊齊哈爾大學(xué)副校長(zhǎng)，哈爾濱理工大學(xué)學(xué)術(shù)委員會(huì)主席?，F(xiàn)任哈爾濱工業(yè)大學(xué)博士生導(dǎo)師（兼）、哈爾濱理工大學(xué)博士生導(dǎo)師。原機(jī)械電子工業(yè)部有突出貢獻(xiàn)專家、享受國(guó)務(wù)院政府特殊津貼、全國(guó)優(yōu)秀教師、黑龍江省共享人才專家、黑龍江省級(jí)學(xué)科帶頭人、黑龍江省計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)。
主要研究領(lǐng)域：①空值數(shù)據(jù)庫(kù)理論。在國(guó)內(nèi)外首次提出了空值數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)模型，完成一系列相關(guān)研究，形成了比較完整的理論體系，著有國(guó)內(nèi)外第一部該領(lǐng)域的論著《空值環(huán)境下數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)論》。②數(shù)據(jù)庫(kù)NP完全問題的求解問題。首次基本解決了求全部候選關(guān)鍵字、主屬性，基數(shù)為M的候選關(guān)鍵字，最小候選關(guān)鍵字等問題，著有《關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)理論新進(jìn)展》一書。③數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)組織的無環(huán)性理論研究。在無α環(huán)、無β環(huán)、無γ環(huán)的分解條件與規(guī)范化理論研究方面有了突破性進(jìn)展，著有《數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)組織無環(huán)性理論》。④時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)理論研究。系統(tǒng)提出并完成了時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中基于全序、偏序、多粒度環(huán)境下的各種時(shí)態(tài)理論問題研究，著有《時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論》的論著。⑤主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)理論研究。著有國(guó)內(nèi)外第一部該方面的論著《主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)理論基礎(chǔ)》。⑥空間、時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)理論研究。首次解決了空間數(shù)據(jù)庫(kù)線段最近鄰查詢的問題，著有《時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)查詢與推理》。⑦不完全信息下XML概率XML數(shù)據(jù)庫(kù)理論研究。首次解決了不完全信息下XML數(shù)據(jù)庫(kù)部分理論研究問題，著有《不完全信息下XML數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)》。
發(fā)表學(xué)術(shù)論文230余篇，其中，國(guó)家一級(jí)論文160余篇、在《計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展》上發(fā)表個(gè)人學(xué)術(shù)論文專輯兩部，被SCI、EI等檢索140余篇。著書8部。

書籍目錄

前言
第1章  時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)
  1.1  時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)概述
  1.2  空間數(shù)據(jù)庫(kù)概述
    1.2.1  空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
    1.2.2  空間查詢
    1.2.3  空間數(shù)據(jù)庫(kù)索引技術(shù)
    1.2.4  空間索引的基本思想
    1.2.5  空間對(duì)象近似化
    1.2.6  空間查詢處理步驟
  1.3  幾種典型的空間索引結(jié)構(gòu)
    1.3.1  B-樹和B+樹
    1.3.2  R-樹
    1.3.3  R*樹
    1.3.4  四叉樹
  1.4  空間網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)概述
  1.5  移動(dòng)對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)概述
    1.5.1  移動(dòng)對(duì)象的描述
    1.5.2  移動(dòng)對(duì)象信息存儲(chǔ)
    1.5.3  移動(dòng)對(duì)象的位置表示
    1.5.4  移動(dòng)對(duì)象位置不確定性的表示與處理
    1.5.5  移動(dòng)對(duì)象的索引
    1.5.6  移動(dòng)對(duì)象的查詢
  1.6  時(shí)空數(shù)據(jù)模型和索引
    1.6.1  時(shí)空數(shù)據(jù)模型
    1.6.2  時(shí)空數(shù)據(jù)索引
  1.7  本章小結(jié)
第2章  空間數(shù)據(jù)庫(kù)幾種查詢方法
  2.1  基于R-樹的最近鄰查詢理論基礎(chǔ)
    2.1.1  最近鄰查詢的定義
    2.1.2  最近鄰查詢的測(cè)量距離
  2.2  基于R-樹的受約束空間連接查詢
    2.2.1  基于R-樹的受約束空間連接查詢的直接方法
    2.2.2  基于R-樹的受約束空間連接查詢算法
  2.3  基于QR-樹的受約束空間連接查詢
    2.3.1  QR-樹
    2.3.2  基于QR-樹的受約束空間連接查詢算法
  2.4  基于Voronoi圖的線段反向最近鄰查詢
    2.4.1  線段Voronoi圖的定義和性質(zhì)
    2.4.2  基于線段的反向最近鄰
    2.4.3  線段的查詢區(qū)域
    2.4.4  判斷線段與查詢區(qū)域相交的方法
    2.4.5  Voronoi圖的線段反向最近鄰查詢算法
  2.5  空間數(shù)據(jù)庫(kù)中的障礙反向最近鄰查詢
    2.5.1  可視性判斷
    2.5.2  障礙距離的計(jì)算
    2.5.3  障礙反向最近鄰查詢算法
  2.6  本章小結(jié)
第3章  空間數(shù)據(jù)間的序及數(shù)據(jù)查詢
  3.1  數(shù)據(jù)空間的二分劃分
    3.1.1  空間數(shù)據(jù)問的序
    3.1.2  二分劃分
  3.2  數(shù)據(jù)空間的四分劃分和區(qū)域查詢
    3.2.1  極小化交疊的數(shù)據(jù)空間的四分劃分
    3.2.2  具有相對(duì)位置關(guān)系的數(shù)據(jù)空間的四分劃分
    3.2.3  RQOP樹的結(jié)點(diǎn)插入
    3.2.4  RQOP樹的區(qū)域查詢
  3.3  數(shù)據(jù)空間的M分劃分和MB-樹的區(qū)域查詢
    3.3.1  MB-樹的生成
    3.3.2  MB-樹的結(jié)點(diǎn)插入
    3.3.3  MB-樹的區(qū)域查詢
  3.4  基于序的空間數(shù)據(jù)索引MOIS-樹的區(qū)域查詢
    3.4.1  MOIS樹的生成算法
    3.4.2  MOIS-樹的結(jié)點(diǎn)插入算法
    3.4.3  基于MOIS-樹區(qū)域查詢的剪枝規(guī)則
    3.4.4  基于MOIS-樹區(qū)域查詢算法
  3.5  基于MOIS-樹的最近鄰和k最近鄰查詢
    3.5.1  點(diǎn)與物體的空問關(guān)系定理
    3.5.2  基于MOIS-樹的最近鄰查詢算法
    3.5.3  k最近鄰查詢算法
  3.6  本章小結(jié)
第4章  基于不確定性平面線段的查詢
  4.1  線段與線段的空間關(guān)系描述
    4.1.1  帶有不確定影響區(qū)域線段的描述
    4.1.2  線段與線段之間的空間關(guān)系
  4.2  不確定性區(qū)域的平面線段的近鄰查詢
  4.3  基于Vague集的平面線段不確定性區(qū)域
    4.3.1  線段的模糊劃分描述
    4.3.2  平面線段的Vague區(qū)域描述
    4.3.3  平面線段的Vague區(qū)域表示
    4.3.4  平面線段的動(dòng)態(tài)規(guī)律描述
  4.4  平面動(dòng)態(tài)線段的索引和查詢
    4.4.1  平面動(dòng)態(tài)線段的索引
    4.4.2  線段的近鄰查詢過程
  4.5  本章小結(jié)
第5章  基于聚類的空間數(shù)據(jù)索引優(yōu)化及代價(jià)分析
  5.1  基于計(jì)算的索引結(jié)點(diǎn)優(yōu)化
    5.1.1  R*樹索引簡(jiǎn)介
    5.1.2  正交區(qū)域掃描
    5.1.3  創(chuàng)建二叉線段樹
    5.1.4  MBR重疊區(qū)域計(jì)算
  5.2  基于聚類分析的結(jié)點(diǎn)優(yōu)化
    5.2.1  結(jié)點(diǎn)的緊致結(jié)構(gòu)
    5.2.2  聚類結(jié)點(diǎn)MBR重疊的判定
    5.2.3  DLSP判定算法實(shí)例分析
  5.3  改進(jìn)的空間劃分類索引
    5.3.1  基本知識(shí)
    5.3.2  索引的動(dòng)態(tài)更新代價(jià)模型
  5.4  本章小結(jié)
第6章  基于主存△-tree的高維數(shù)據(jù)查詢
  6.1  理論基礎(chǔ)
    6.1.1  主成分分析
    6.1.2  △-tree
  6.2  高維主存kNN連接索引結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)算法
    6.2.1  △-tree-R的基礎(chǔ)算法R-insertR
    6.2.2  △-tree-S的基礎(chǔ)算法R-insertS
    6.2.3  相關(guān)性質(zhì)及定義
  6.3  非遞歸深度優(yōu)先志NN查詢
  6.4  遞歸深度優(yōu)先kNN查詢
  6.5  自底向上深度遞歸kNN查詢
    6.5.1  相關(guān)子算法
    6.5.2  BU_DF_knn_Search算法
    6.5.3  三種主存kNN查詢算法比較
  6.6  本章小結(jié)
第7章  基于主存△-tree的高維數(shù)據(jù)連接
  7.1  自頂向下主存△-tree的高維數(shù)據(jù)相似連接
  7.2  改進(jìn)的基于△-tree-R的kNN連接
    7.2.1  基于△-tree-R的kNN連接算法子算法
    7.2.2  改進(jìn)的基于△-tree-R的kNN連接算法
  7.3  基于△-Rdnn-tree的自連接
    7.3.1  反向k最近鄰索引結(jié)構(gòu)△-Rdnn-tree
    7.3.2  基于△-Rdknn-tree的kNN自連接算法
  7.4  基于△-Rdnn-tree的反向k最近鄰連接
  7.5  基于△-Rdnn—tree的反向k最近鄰查詢
  7.6  本章小結(jié)
第8章  空間方向關(guān)系的關(guān)系推理
  8.1  基于MBR的主方向關(guān)系的反關(guān)系推理
    8.1.1  二維空間主方向關(guān)系
    8.1.2  基于MBR的主方向關(guān)系的反關(guān)系推理算法
  8.2  區(qū)域?qū)ο箝g主方向關(guān)系的反關(guān)系推理
    8.2.1  矩形主方向關(guān)系的原關(guān)系
    8.2.2  主方向關(guān)系的反關(guān)系推理算法
    8.2.3  算法驗(yàn)證
  8.3  三維空間方向關(guān)系的表達(dá)與推理
    8.3.1  三維空間主方向關(guān)系模型
    8.3.2  三維空間方向關(guān)系推理
  8.4  基于定性坐標(biāo)的位置表達(dá)及主方向關(guān)系推理
    8.4.1  空間距離關(guān)系
    8.4.2  定性位置表達(dá)
    8.4.3  基于定性位置的主方向關(guān)系推理
  8.5  本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   第2章 空間數(shù)據(jù)庫(kù)幾種查詢方法 2.1基于R—樹的最近鄰查詢理論基礎(chǔ) 空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是描述、存儲(chǔ)和處理空間數(shù)據(jù)及其屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)?？臻g數(shù)據(jù)庫(kù)基本功能包括三個(gè)方面：①對(duì)空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；②對(duì)空間數(shù)據(jù)查詢的支持；③對(duì)空間數(shù)據(jù)分析推理。 最近鄰查詢?cè)诂F(xiàn)實(shí)中有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。最近鄰查詢主要有：最近鄰查詢、k最近鄰查詢、近似最近鄰查詢、最近對(duì)查詢、組最近鄰查詢、反向最近鄰查詢、約束最近鄰查詢、全部最近鄰查詢等。 空間數(shù)據(jù)庫(kù)的最近鄰查詢是用來找出空間中距離一個(gè)給定點(diǎn)最近的對(duì)象即最近鄰，最近鄰的個(gè)數(shù)可以是一個(gè)，即NN查詢；也可以是k個(gè)，即kNN查詢。 空間操作的算法有三個(gè)必須考慮的要點(diǎn)：算法的正確性、CPU的代價(jià)、I／O代價(jià)。這就促使算法的設(shè)計(jì)過程比關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的算法設(shè)計(jì)過程更為復(fù)雜。而在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，通常只考慮算法的時(shí)間復(fù)雜度。 最近鄰查詢?cè)趯?shí)際應(yīng)用中，尤其是在空間數(shù)據(jù)庫(kù)中，已經(jīng)變得越來越重要。而且對(duì)最近鄰查詢概念的擴(kuò)展，即對(duì)象的相似性查詢也具有非常廣泛的應(yīng)用前景。由于利用定點(diǎn)查詢、范圍查詢已不能很好地解決最近鄰查詢的問題，人們提出了針對(duì)最近鄰查詢的多種方法。其中包括基于R—樹的深度優(yōu)先遍歷R—樹的DF算法和順序遍歷R—樹的BF算法。 2.1.1最近鄰查詢的定義 最近鄰查詢是區(qū)別于點(diǎn)的定點(diǎn)查詢和范圍查詢的新的查詢類型。 在給出最近鄰查詢的形式化定義之前，先介紹相關(guān)的符號(hào)表示，任意兩點(diǎn)P和q之間的距離用D（p，q）表示，而用C（q，r）表示以q為圓心，r為半徑的圓。如果T是某數(shù)據(jù)空間的子集，D（q，T）表示q到T中任意一點(diǎn)的距離的最小值。 最近鄰查詢問題的解決方案還與數(shù)據(jù)空間S和距離函數(shù)D的選擇相關(guān)，下面的選擇是在n維歐氏空間Rn上進(jìn)行的，而且Rn上的距離函數(shù)也是歐氏距離L2。同樣，后面也使用這種選擇。下面給出最近鄰查詢的形式化定義。

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