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Algoritmos de remoção para a estrutura de indexação Onion-tree

Marrach, Debora Gonçalves Rodrigues 27 August 2013 (has links)
Made available in DSpace on 2016-06-02T19:06:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5601.pdf: 3183108 bytes, checksum: 0ac17d1e4d1f1556e3258bf2bd169cf2 (MD5) Previous issue date: 2013-08-27 / The Onion-tree is an efficient metric access method based on main memory for similarity search. The Onion-tree has already provided algorithms for insertion and processing of similarity queries (range query and k-nearest neighbors query). However, in the literature no algorithm has been proposed for removing elements in Onion-tree. For this index be incorporated into a database management system, it is necessary the proposal and implementation of at least one algorithm of deletion. This master's research focused primarily on the implementation and performance evaluation of the algorithms proposed for logical deletion in (CARÉLO et al., 2011). The proposal presented in (CARÉLO et al., 2011) led to the implementation of three algorithms, called LogicalDelete, ReplaceReducing and ReplaceGrowing. The first algorithm applies the logic deletion, while the other two algorithms are specializations adding special treatment for the deletion of elements in internal nodes with children exclusively leaf. The ReplaceReducing algorithm allows the reduction of the radius of the node that contains de deleted element. On the other hand, the ReplaceGrowing algorithm allows increasing this radius. In addition, algorithms have been proposed and evaluated for physical deletion that can be applied at any level of the Onion-tree. The algorithm ReorgAll rearranges all the elements in the hierarchy of the node that contains de deleted element, by physically removing the elements and reinserting them using the insertion algorithm, and algorithm PromoteNode, which extends the algorithm ReorgAll, promotes, when exists conditions for such operation, other node to replace the one that contains the deleted element. Experimental evaluation of the algorithms LogicalDelete, ReplaceReducing and ReplaceGrowing showed that the algorithm LogicalDelete is more cost effective than the algorithms ReplaceReducing and ReplaceGrowing in query processing after the deletion of elements. Experimental evaluation of physical removal algorithms showed that the promotion of a node to replace the removed node has advantages over the simple reorganization of the hierarchy of the node that contains the deleted element. Besides presenting lower cost of deletion of elements, the algorithm PromoteNode also outperformed the algorithm ReorgAll in query processing after removing elements. When compared with the logic deletion algorithm, for a large amount of deletion operations, the algorithms ReorgAll and PromoteNode produced performance gain of 21.6% in range query processing. However, in the same comparison, these algorithms have a much higher cost of deletion. / A Onion-tree é um método de acesso métrico eficiente baseado em memória primária para pesquisa por similaridade. Esta estrutura de indexação já provê algoritmos para a inserção de elementos e o processamento de consultas por similaridade dos tipos Range Query (consulta por abrangência) e KNN (consulta aos k-vizinhos mais próximos). Entretanto, ainda não foi proposto na literatura um algoritmo para a remoção de elementos na Onion-tree. Para que a Onion-tree possa ser efetivamente incorporada a um Sistema Gerenciador de Banco de Dados, portanto, é necessário a proposta e a implementação de, pelo menos, um algoritmo de remoção. Esta pesquisa de mestrado se concentrou primeiramente na implementação e na avaliação de desempenho do algoritmo de remoção lógica proposto em (CARÉLO et al., 2011). A proposta feita em (CARÉLO et al., 2011) deu origem à implementação de três algoritmos de remoção lógica, denominados LogicalDelete, ReplaceReducing e ReplaceGrowing. O algoritmo LogicalDelete aplica a remoção lógica, enquanto os algoritmos ReplaceReducing e ReplaceGrowing são especializações da remoção lógica, adicionando tratamento especial para a remoção de elementos em nós internos com filhos exclusivamente folha. O algoritmo ReplaceReducing permite a diminuição do raio do nó que sofreu a remoção. De forma antagônica, o algoritmo ReplaceGrowing permite o aumento deste raio. Adicionalmente, foram propostos e avaliados algoritmos de remoção física que podem ser aplicados em qualquer nível da estrutura da Onion-tree: O algoritmo ReorgAll reorganiza todos os elementos da hierarquia do nó que sofreu a remoção, removendo-os fisicamente e reinserindo-os no índice usando o algoritmo de inserção de elementos; e o algoritmo PromoteNode, o qual estende o algoritmo ReorgAll, promovendo, quando houver condições para tal, outro nó em substituição àquele que sofreu a remoção. Os testes experimentais dos algoritmos de remoção LogicalDelete, ReplaceReducing e ReplaceGrowing mostraram que o algoritmo LogicalDelete tem melhor relação custo/benefício que os algoritmos ReplaceReducing e ReplaceGrowing no processamento de consultas por abrangência após a remoção de elementos. Os testes experimentais dos algoritmos de remoção física mostraram que a promoção de um nó, em substituição ao nó removido, efetuada pelo algoritmo PromoteNode apresenta vantagens em relação a simples reorganização da hierarquia que sofreu a remoção. Além de apresentar menor custo de remoção dos elementos no índice, o algoritmo PromoteNode também apresenta desempenho superior no processamento de consultas por abrangência após a remoção de elementos. Quando comparados com o algoritmo de remoção lógica, para uma grande quantidade de operações de remoção, os algoritmos ReorgAll e PromoteNode produziram melhora de 21,6% no desempenho do processamento de consultas por abrangência. Porém, na mesma comparação, estes algoritmos apresentaram custo de remoção muito maior.

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