11、基于树的NNS算法中消除规则的组合与局部投影学习

基于树的NNS算法中消除规则的组合与局部投影学习

在模式识别和数据处理领域,高效的搜索算法和学习方法至关重要。本文将介绍基于树的最近邻搜索(NNS)算法中消除规则的组合实验,以及局部投影学习的相关内容,通过实验对比不同算法和规则的性能,为实际应用提供参考。

实验设置

为了比较新算法与现有先进方法的性能,选择了两种方法作为对比:
- 多关键点树(mvp) :一种平衡树,需要线性空间,其节点的分支度可以扩展,每个节点可以应用多个关键点。在实验中,设置每个节点只有一个关键点,桶大小为1,分支度为2,因为初步实验表明这种设置在数据集上性能更好。
- 空间近似树(sat) :其结构基于Delaunay三角剖分的图,不依赖任何参数。

实验在配备16GB内存的Linux系统上进行。为了便于图表展示,将FNR规则(以及SBR、GR和TR规则)分别缩写为”f”(分别对应”s”、”g”和”t”),因此FBR和SBR的组合表示为”fs”。由于”g”规则涵盖了”s”和”f”规则,即被”s”或”f”规则剪枝的分支也会被”g”规则剪枝,所以不考虑”g”与”s”或”f”的组合。

人工均匀分布数据实验

考虑在维度n从5到30的空间中抽取的点,算法通过不断增加原型数量进行比较,原型集的大小从2000个原型以4000为步长增加到30000个。每个实验测量10000次搜索的平均距离计算次数(在10个不同原型集上进行1000次搜索),样本来自同一分布。

图3a
- 距离计

分布式微服务企业级系统是一个基于Spring、SpringMVC、MyBatis和Dubbo等技术的分布式敏捷开发系统架构。该系统采用微服务架构和模块化设计,提供整套公共微服务模块,包括集中权限管理(支持单点登录)、内容管理、支付中心、用户管理(支持第三方登录)、微信平台、存储系统、配置中心、日志分析、任务和通知等功能。系统支持服务治理、监控和追踪,确保高可用性和可扩展性,适用于中小型企业的J2EE企业级开发解决方案。 该系统使用Java作为主要编程语言,结合Spring框架实现依赖注入和事务管理,SpringMVC处理Web请求,MyBatis进行数据持久化操作,Dubbo实现分布式服务调用。架构模式包括微服务架构、分布式系统架构和模块化架构,设计模式应用了单例模式、工厂模式和观察者模式,以提高代码复用性和系统稳定性。 应用场景广泛,可用于企业信息化管理、电子商务平台、社交应用开发等领域,帮助开发者快速构建高效、安全的分布式系统。本资源包含完整的源码和详细论文,适合计算机科学或软件工程专业的毕业设计参考,提供实践案例和技术文档,助力学生和开发者深入理解微服务架构和分布式系统实现。 【版权说明】源码来源于网络,遵循原项目开源协议。付费内容为本人原创论文,包含技术分析和实现思路。仅供学习交流使用。
03-08
<think>好的,用户让我介绍一下R,我需要先回想一下关于R的知识点。用户之前问过迪杰斯特拉算法,现在转向数据结构,可能是在学习数据库或地理信息系统相关的内容。R主要用于空间索引,这点很重要。 首先,我应该从基本概念入手,解释什么是R,它的用途是什么。然后结构部分,比如节点如何组织数据,最小边界矩形(MBR)的概念。接着需要说明插入、删除、查询的操作流程,特别是插入时的分裂策略,比如平方分裂或线性分裂算法。 用户可能想知道R的应用场景,比如地图软件、数据库的空间索引,或者CAD系统。需要举一些实际的例子,方便用户理解。另外,可能还需要对比其他数据结构,比如四叉,说明R的优缺点,比如适合高维数据,但复杂度较高。 还要注意用户的技术背景,可能不是特别深入,所以需要用简洁的语言,避免过于专业的术语。如果有必要,可以提到变种如R+、R*,说明改进点在哪里。 最后,确保回答结构清晰,分点列出,可能用标题分隔各个部分,比如核心思想、结构、操作、应用等。检查有没有遗漏的关键点,比如时间复杂度和空间复杂度,或者实际应用中的案例。</think>### **R(R-tree)详解** --- #### **一、核心概念** R是一种**空间索引数据结构**,专门用于高效存储和查询多维空间中的几何对象(如点、线、面)。由Antonin Guttman于1984年提出,广泛应用于**地理信息系统(GIS)**、数据库空间查询和计算机图形学。 --- #### **二、设计目标** 1. **快速范围查询**:支持“查找某区域相交的所有对象”类查询。 2. **高效插入/删除**:动态维护空间数据。 3. **磁盘存储优化**:减少I/O次数(适用于大规模数据)。 --- ### **三、数据结构** 1. **节点结构**: - **叶子节点**:存储实际空间对象的最小边界矩形(MBR,Minimum Bounding Rectangle)及数据指针。 - **非叶子节点**:存储子节点的MBR及子节点指针。 2. **MBR(最小边界矩形)**: - 每个节点用MBR表示其覆盖的空间范围。 - 父节点的MBR完全包含所有子节点的MBR。 3. **性质**: - 平衡结构,所有叶子节点位于同一层。 - 每个节点包含$m$至$M$个子节点($M$为预设最大值)。 --- #### **四、关键操作** ##### **1. 插入** - **步骤**: 1. 从根节点向下递归选择MBR扩展最小的分支。 2. 若叶子节点有空位,直接插入;否则触发**节点分裂**。 - **分裂策略**: - **平方分裂算法**:选择两组合并后MBR面积增加最小的分组。 - **线性分裂算法**:按坐标轴排序后分割为两组。 ##### **2. 删除** - 删除目标对象后,若节点元素数低于$m$,需合并或重新插入剩余元素。 ##### **3. 查询** - **范围查询**:从根节点递归检查查询区域重叠的MBR。 - **最近邻查询**:结合距离计算剪枝策略优化搜索。 --- #### **五、示例场景** 假设存储城市中餐馆位置(二维坐标): - **插入**:将新餐馆的坐标MBR插入R。 - **查询**:“查找某地铁站1公里内的所有餐馆”通过遍历MBR圆形范围相交的节点实现。 --- #### **六、时间复杂度** | 操作 | 平均复杂度 | 最坏复杂度 | |--------|------------------|------------------| | 查询 | $O(\log_M N)$ | $O(N)$ | | 插入 | $O(\log_M N)$ | $O(N)$ | | 删除 | $O(\log_M N)$ | $O(N)$ | --- #### **七、优缺点** | **优点** | **缺点** | |-----------------------------------|-----------------------------------| | 支持高维数据 | 分裂策略影响性能,实现复杂 | | 适合动态数据更新 | 查询性能依赖MBR重叠程度 | | 减少磁盘I/O(适合数据库) | 对不规则分布数据效率可能下降 | --- #### **八、变种改进** 1. **R+**:禁止兄弟节点MBR重叠,提升查询效率,但插入更复杂。 2. **R***:优化插入策略,通过强制重新插入减少重叠。 3. **Hilbert R**:按希尔伯特曲线排序,改善空间局部性。 --- #### **九、应用场景** 1. **地图服务**:如Google Maps中快速渲染可视区域内的地标。 2. **空间数据库**:PostGIS、Oracle Spatial使用R索引。 3. **碰撞检测**:游戏引擎中快速筛选可能相交的物体。 4. **CAD系统**:管理复杂工程图纸中的几何元件。 --- #### **十、代码框架(伪代码)** ```python class RTreeNode: def __init__(self, is_leaf): self.mbr = None # 最小边界矩形 self.children = [] # 子节点或数据对象 self.is_leaf = is_leaf class RTree: def __init__(self, M, m): self.root = RTreeNode(is_leaf=True) self.M = M # 最大子节点数 self.m = m # 最小子节点数 def insert(self, obj): # 选择插入路径并处理分裂 pass def search(self, query_mbr): # 递归查询query_mbr重叠的节点 pass ``` --- #### **十一、对比其他空间索引** | **数据结构** | **维度支持** | **动态更新** | **适用场景** | |--------------|----------------|--------------|----------------------------| | R | 多维 | 支持 | 通用空间查询 | | 四叉 | 二维 | 部分支持 | 均匀分布的点数据 | | KD | 多维 | 不支持 | 静态数据最近邻查询 | | 网格索引 | 多维 | 支持 | 均匀分布的简单范围查询 | --- #### **十二、学习建议** 1. **动手实现**:尝试实现R核心逻辑(插入、分裂、查询)。 2. **可视化工具**:使用GIS软件(如QGIS)观察R索引效果。 3. **论文延伸**:阅读原始论文《R-Trees: A Dynamic Index Structure for Spatial Searching》。
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