基于親屬關系網絡的圖模式匹配方法研究.pdf

1、親屬關系網絡描述了人與人之間的血緣、婚姻關系，隨著數(shù)據規(guī)模的提升以及人與人之間關系復雜性的提高，如何在親屬關系網絡中匹配特定模式的親屬關系結構成為研究難點之一。關系數(shù)據庫在支持復雜關系查詢上已難以滿足要求，相比之下圖數(shù)據庫針對大量結構復雜數(shù)據的存儲和查詢上具有明顯優(yōu)勢。在親屬關系網絡的查詢中，以家庭成員組成的結構搜索是典型的圖模式匹配問題。由于子圖同構方法匹配描述缺少針對模式圖的限制語義，在親屬關系網絡中，無法依據個性化的需求匹配特定模

2、式的圖結構。
　　本文以圖數(shù)據模型對真實親屬關系網絡建模，在存儲方法和查詢效率上分別與關系模型進行對比。針對親屬關系結構查詢問題，提出限制圖模式匹配方法，在查詢模式圖中加入對于節(jié)點和邊的限制語義，豐富模式圖語義描述。將限制圖模式匹配方法應用到親屬關系網絡中，依據人口學中家庭結構的分類標準對親屬關系家庭結構進行匹配，并對匹配結果進行分析和可視化展示。本文具體研究內容主要包含以下幾方面:
　　(1)以圖模式存儲親屬關系網絡。

3、r>　　親屬關系網絡結構復雜，人與人之間的復雜親屬關系查詢對數(shù)據底層組織要求較高。本文以H省真實親屬關系網絡數(shù)據為基礎，結合親屬關系網絡數(shù)據的語義和數(shù)據規(guī)模，以屬性圖(Property graph)數(shù)據結構描述親屬關系網絡。分析親屬關系網絡的關系模型建模方法，以圖模型針對親屬網絡數(shù)據建模并實現(xiàn)關系模型到圖模型的數(shù)據存儲轉換。實驗對比兩種存儲模式中復雜關系的查詢方法，隨著查詢深度的增加，相對關系模型下表之間連接的復雜性，圖模型下基于圖模式

4、的查詢方式更簡潔高效。
　　(2)提出了限制圖模式匹配方法。
　　在親屬關系網絡中，以家庭成員組成結構為條件的搜索是典型的圖模式匹配問題。在親屬關系網絡的特定親屬關系結構查找中，查詢模式圖的語義表述尤為重要。本文利用子圖同構方法對親屬關系網絡進行查詢，發(fā)現(xiàn)查詢模式圖在語義表述上缺少限制語義描述，提出限制圖模式匹配定義和匹配規(guī)則描述，為模式圖增加節(jié)點和邊的數(shù)目、類型限制語義，并對限制模式匹配規(guī)則進行了具體闡述，豐富查詢圖的語義

5、信息以實現(xiàn)特殊結構匹配，并通過實驗驗證了限制圖模式匹配方法的有效性和查詢結果的正確性。
　　(3)實驗對比關系數(shù)據庫與圖數(shù)據庫查詢性能。
　　以H省親屬關系網絡為實驗數(shù)據，分別實現(xiàn)關系模式的存儲和圖模式存儲。在兩種存儲模式下，針對相同規(guī)模親屬關系網絡數(shù)據，以相同查詢目標進行查詢方法的比對以及查詢效率的評估。實驗結果表明，以圖模式存儲的數(shù)據查詢效率優(yōu)于關系數(shù)據庫。
　　(4)將限制圖模式匹配應用于親屬關系網絡的家庭結構查