本發(fā)明涉及信息處理，尤其涉及一種路網(wǎng)中最短路徑批量查詢方法。

背景技術(shù)：

1、查詢路網(wǎng)最短路徑距離通常采用經(jīng)典的dijkstra算法，其將城市路網(wǎng)的交叉路口作為圖中的點(diǎn)，將道路長(zhǎng)度或者行駛時(shí)間等作為圖中邊的權(quán)值，通過(guò)寬度優(yōu)先搜索的策略獲得圖中任意兩點(diǎn)間的最短路徑距離。

2、然而由于該算法在查詢最短路徑距離時(shí)需要遍歷圖中的所有點(diǎn)和邊，查詢效率很低，無(wú)法滿足現(xiàn)實(shí)使用需求，且現(xiàn)有的最短路徑查詢方法需要對(duì)查詢進(jìn)行復(fù)雜的分解過(guò)程，同時(shí)也需要構(gòu)造大量的緩存來(lái)匹配應(yīng)答，大大降低了查詢過(guò)程的計(jì)算效率并增加了存儲(chǔ)代價(jià)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種路網(wǎng)中最短路徑批量查詢方法，以克服上述技術(shù)問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種路網(wǎng)中最短路徑批量查詢方法，包括以下步驟：

4、s1：獲取路網(wǎng)中關(guān)于源頂點(diǎn)與目標(biāo)頂點(diǎn)的查詢請(qǐng)求，并將所述此查詢與給定的查詢結(jié)果集中任意一條結(jié)果查詢進(jìn)行相似度匹配；

5、判斷此查詢與結(jié)果查詢的相似度是否滿足預(yù)設(shè)相似度閾值；

6、若滿足，則基于構(gòu)建的查詢匹配策略，根據(jù)查詢結(jié)果集中結(jié)果查詢對(duì)應(yīng)的最短路徑獲取此查詢的最短路徑；

7、否則，執(zhí)行步驟s2；

8、s2：將此查詢放入初始為空集的緩存集中，直至緩存集達(dá)到最大容量或最大存儲(chǔ)時(shí)間時(shí)將其作為將查詢集；

9、s3：基于查詢分解策略，將所述查詢集分解為若干查詢子集；

10、s4：依次獲取各查詢子集的主查詢與副查詢；

11、且所述主查詢即為查詢子集中所有查詢中選擇的一條源頂點(diǎn)與目標(biāo)頂點(diǎn)之間歐氏距離最長(zhǎng)的查詢；

12、所述副查詢即為查詢子集中除主查詢以外的其他查詢；

13、s5：將主查詢的源頂點(diǎn)作為路徑起點(diǎn)加入定義的堆集合中，并基于構(gòu)建的路徑擴(kuò)展策略獲取新路徑，且將新路徑按照預(yù)估最短路徑距離的增序加入堆集合中獲取主查詢擴(kuò)展堆；

14、s6：將副查詢的源頂點(diǎn)作為路徑起點(diǎn)存入定義的保留堆中，并基于構(gòu)建的路徑保留策略獲取副查詢保留堆；

15、s7：基于構(gòu)建的路徑替換策略，根據(jù)主查詢擴(kuò)展堆與副查詢保留堆獲取查詢集中所有查詢的最短路徑。

16、進(jìn)一步的，所述s3具體包括以下步驟：

17、s31：對(duì)查詢集q中的任意兩個(gè)查詢進(jìn)行查詢相似度的計(jì)算，且所述查詢相似度的計(jì)算公式為

18、s(qi,qj)＝w1ds(qi,qj)+w2as(qi,qj)

19、

20、as(qi,qj)＝cosθ

21、式中：s(qi,qj)表示任意兩個(gè)查詢的查詢相似度，且0≤s(qi,qj)≤1；ds(qi,qj)表示兩條查詢的距離相似度；as(qi,qj)表示兩條查詢的角度相似度；cosθ表示兩條查詢的起點(diǎn)與終點(diǎn)之間直線距離的較小夾角的余弦值；dmax表示兩點(diǎn)間距離相似性閾值；qi,qj表示查詢集q中的任意兩個(gè)查詢，且qi＝(si,ti)，qj＝(sj,tj)；si,ti分別表示查詢qi的源頂點(diǎn)與目標(biāo)頂點(diǎn)；sj,tj分別表示查詢qj的源頂點(diǎn)與目標(biāo)頂點(diǎn)；w1,w2表示用于調(diào)節(jié)起點(diǎn)、終點(diǎn)以及夾角在相似度計(jì)算中重要性的權(quán)重系數(shù)；

22、s32：構(gòu)建相似度打分函數(shù)，以用于將查詢集q中所有查詢進(jìn)行相似查詢分組，獲取若干查詢子集；

23、且所述相似度打分函數(shù)的表達(dá)式為

24、

25、式中：f(q)表示相似度打分函數(shù)；s(qi)表示用來(lái)衡量查詢子集qi內(nèi)查詢間的相似程度的指標(biāo)；表示在查詢子集qi中任選兩個(gè)查詢的組合數(shù)目；n表示查詢集q中的查詢數(shù)量；qm,qn表示查詢子集qi中的任意兩個(gè)查詢。

26、進(jìn)一步的，所述s5具體包括以下步驟：

27、s51：將主查詢的源頂點(diǎn)作為路徑起點(diǎn)加入定義的堆集合中，確認(rèn)并選擇所述堆集合中的以源頂點(diǎn)為起點(diǎn)的堆首路徑作為處理路徑path；

28、s52：判斷所述處理路徑path的終點(diǎn)是否達(dá)到主查詢的目標(biāo)頂點(diǎn)，若所述處理路徑path的終點(diǎn)未達(dá)到主查詢的目標(biāo)頂點(diǎn)，則基于構(gòu)建的路徑擴(kuò)展策略對(duì)該處理路徑path進(jìn)行路徑擴(kuò)展獲取多條新路徑；

29、所述路徑擴(kuò)展策略即為：

30、s521：確認(rèn)處理路徑path的終點(diǎn)v是否為路網(wǎng)中的已擴(kuò)展結(jié)點(diǎn)；

31、s522：若確認(rèn)處理路徑path的終點(diǎn)v為未擴(kuò)展結(jié)點(diǎn)，則將終點(diǎn)v作為源頂點(diǎn)，并將與該終點(diǎn)v相鄰且不屬于處理路徑path中的所有鄰居節(jié)點(diǎn)作為目標(biāo)頂點(diǎn)獲取多條擴(kuò)展新路徑，并執(zhí)行步驟s53；

32、若確認(rèn)處理路徑path的終點(diǎn)v為已擴(kuò)展結(jié)點(diǎn)，則舍去該處理路徑path不加入擴(kuò)展堆中；

33、且所述已擴(kuò)展結(jié)點(diǎn)即為將獲取的路網(wǎng)中所有與所述處理路徑path的終點(diǎn)v相鄰且不屬于處理路徑path的鄰居節(jié)點(diǎn)，作為處理路徑path的終點(diǎn)v的下一個(gè)結(jié)點(diǎn)形成擴(kuò)展路徑，則將與處理路徑path的終點(diǎn)v相鄰且不屬于所述處理路徑path的鄰居節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為已擴(kuò)展結(jié)點(diǎn)；

34、s53：將各擴(kuò)展新路徑按照預(yù)估最短路徑距離的增序加入堆集合中，以更新擴(kuò)展堆獲取當(dāng)前主查詢擴(kuò)展堆；

35、s54：根據(jù)貪心算法獲取當(dāng)前主查詢擴(kuò)展堆中的以源頂點(diǎn)為起點(diǎn)的新處理路徑path；若所述新處理路徑path的終點(diǎn)不是目標(biāo)頂點(diǎn)，則重復(fù)執(zhí)行步驟s52至s53，直至所述新處理路徑path的終點(diǎn)是目標(biāo)頂點(diǎn)，以獲取從源頂點(diǎn)到目標(biāo)頂點(diǎn)的完整路徑得到最終的主查詢擴(kuò)展堆。

36、進(jìn)一步的，所述預(yù)估最短路徑距離的計(jì)算公式為

37、predist(path(vi,v))＝dist(path(vi,v))+ldist(v,vj)

38、式中：predist(path(vi,v))表示新路徑到達(dá)目標(biāo)頂點(diǎn)的預(yù)估最短路徑距離；vi表示處理路徑path的源頂點(diǎn)；vj表示主查詢的目標(biāo)頂點(diǎn)；path(vi,v)表示處理路徑且path(vi,v):<v1＝(vi),v2,…,vn＝(v)>；dist(path(vi,v))表示vi與v之間的路徑距離；ldist(v,vj)表示當(dāng)前路徑終點(diǎn)v與目標(biāo)頂點(diǎn)vj之間的直線距離。

39、進(jìn)一步的，s6中構(gòu)建的所述路徑保留策略依次包括鄰居節(jié)點(diǎn)保留策略、擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)保留策略以及刪除路徑保留策略；

40、所述鄰居節(jié)點(diǎn)保留策略：當(dāng)主查詢路徑擴(kuò)展過(guò)程中擴(kuò)展至鄰居節(jié)點(diǎn)si時(shí)，將鄰居節(jié)點(diǎn)si至當(dāng)前處理路徑的所有節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)之間的路徑距離存入保留堆中；

41、所述擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)保留策略：當(dāng)主查詢路徑擴(kuò)展過(guò)程中對(duì)鄰居節(jié)點(diǎn)si進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)，將鄰居節(jié)點(diǎn)si至鄰居節(jié)點(diǎn)si的鄰居節(jié)點(diǎn)的路徑距離存入保留堆，并刪除路徑終點(diǎn)v重復(fù)的路徑且保留重復(fù)路徑中路徑距離小的路徑；

42、所述刪除路徑保留策略：當(dāng)主查詢路徑擴(kuò)展過(guò)程中有路徑終點(diǎn)為v的刪除路徑path′(si,v)；

43、則確認(rèn)刪除路徑path′(si,v)與處理路徑path(si,v)的路徑距離大??；

44、若刪除路徑path′(si,v)比處理路徑path(si,v)的路徑距離小，則將刪除路徑path′(si,v)存入保留堆，否則，將處理路徑path(si,v)存入保留堆，以獲取獲取副查詢保留堆；

45、其中所述刪除路徑path′(si,v)為與主查詢擴(kuò)展堆中的處理路徑path(si,v)有相同首尾節(jié)點(diǎn)的路徑。

46、進(jìn)一步的，s7中構(gòu)建的所述路徑替換策略具體為

47、當(dāng)主查詢擴(kuò)展到副查詢的目標(biāo)頂點(diǎn)時(shí)，基于路徑替換策略根據(jù)主查詢擴(kuò)展堆中所有路徑獲取替換路徑；

48、所述替換路徑的獲取方法為：

49、給定主查詢擴(kuò)展堆中任意一條路徑path＝<smain,…,vj,…,vi>與副查詢保留堆中的路徑path′＝<si,…,vj>；

50、則將<smain,…,vj,…,vi>的子路徑<smain,…,vj>替換為<si,…,vj>，獲取副查詢保留堆中源頂點(diǎn)si到主查詢擴(kuò)展堆中所有路徑終點(diǎn)vi的路徑<si,…,vi>，記作副查詢保留堆中的路徑path′(si,vi)的替換路徑。

51、進(jìn)一步的，s1中構(gòu)建的所述查詢匹配策略具體為：

52、s11：定義一個(gè)匹配堆hmatch且初始為空集；

53、給定一條查詢q＝(s,t)，并根據(jù)查詢結(jié)果集rset預(yù)設(shè)的倒排列表，確認(rèn)是否存在對(duì)應(yīng)源頂點(diǎn)s與目標(biāo)頂點(diǎn)t相同的倒排列表的路徑編號(hào)；

54、若存在相同路徑編號(hào)p，則將路徑編號(hào)p作為查詢q的匹配路徑；

55、若不存在相同路徑編號(hào)p，則獲取與源頂點(diǎn)s與目標(biāo)頂點(diǎn)t相鄰的鄰居節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)集合，并將源頂點(diǎn)s的鄰居節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)集合記為源集s；

56、將目標(biāo)頂點(diǎn)t的鄰居節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)集合記為目的集t，并獲取源集s與目的集t的倒排列表內(nèi)相同的多個(gè)路徑編號(hào)；

57、根據(jù)路徑編號(hào)獲取距離源頂點(diǎn)s與目標(biāo)頂點(diǎn)t最近的一對(duì)鄰居節(jié)點(diǎn)(s′,t′)對(duì)應(yīng)的路徑p′(s′,t′)作為查詢q的匹配路徑,且s′∈s,t′∈t；

58、并將所述查詢q的匹配路徑放入匹配堆hmatch中；

59、s12：根據(jù)查詢q＝(s,t)與對(duì)應(yīng)的匹配路徑獲取查詢q的初始處理路徑path<s,…,t>；其中，…表示待填充路徑；

60、基于正向擴(kuò)展策略與反向擴(kuò)展策略，對(duì)所述初始處理路徑path<s,…,t>進(jìn)行路徑填充獲取正向/反向擴(kuò)展路徑；

61、所述正向擴(kuò)展策略：獲取初始處理路徑path<s,…,t>的待填充部分前的最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為正向擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)v；

62、獲取與正向擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)v相鄰且不屬于初始處理路徑path<s,…,t>中的所有節(jié)點(diǎn)vneighbor，并將正向擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)v作為源頂點(diǎn)，將節(jié)點(diǎn)vneighbor作為目標(biāo)頂點(diǎn)以獲取多條正向擴(kuò)展路徑；

63、所述反向擴(kuò)展策略：獲取初始處理路徑path<s,…,t>的待填充部分后的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為反向擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)v′；

64、獲取與反向擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)v′相鄰且不屬于path<s,…,t>中的所有節(jié)點(diǎn)vneighbor′，并將反向擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)v′作為源頂點(diǎn)，將節(jié)點(diǎn)vneighbor′作為目標(biāo)頂點(diǎn)以獲取多條反向擴(kuò)展路徑；

65、s13：根據(jù)所述正向擴(kuò)展路徑與反向擴(kuò)展路徑隨機(jī)組合，獲取若干條最終處理路徑path；

66、并基于匹配預(yù)估最短路徑距離計(jì)算公式，獲取各最終處理路徑path的匹配預(yù)估最短路徑距離mpredist，并將各最終處理路徑path按照匹配預(yù)估最短路徑距離mpredist的遞增的順序加入匹配堆hmatch中，以更新匹配堆hmatch；

67、并根據(jù)更新后的匹配堆hmatch獲取對(duì)應(yīng)查詢q的最短路徑。

68、進(jìn)一步的，s13中所述匹配預(yù)估最短路徑距離計(jì)算公式為

69、

70、式中：mpredist(path(vi,v))表示路徑path(vi,v)到達(dá)目標(biāo)頂點(diǎn)vj的可匹配預(yù)估最短路徑距離；dist(vi,v)表示源頂點(diǎn)vi與當(dāng)前路徑終點(diǎn)v之間的路徑距離；dist(vn,vj)表示節(jié)點(diǎn)vn與目標(biāo)頂點(diǎn)vj之間的路徑距離；ldist(v,vn)為當(dāng)前路徑終點(diǎn)v與節(jié)點(diǎn)vn之間的直線距離。

71、有益效果：本發(fā)明提供了一種路網(wǎng)中最短路徑批量查詢方法，首先提出了查詢分解策略，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建出得到一組相似度較高的查詢子集，并從中選擇一條主查詢；然后提出了路徑擴(kuò)展策略、路徑保留策略以及路徑替換策略，在主查詢進(jìn)行擴(kuò)展的過(guò)程中將部分對(duì)副查詢有用的信息存入副查詢保留堆并進(jìn)行路徑替換，從而在處理主查詢的最短路徑的過(guò)程中得到副查詢的最短路徑，大大提高了查詢效率，最后還通過(guò)構(gòu)建的查詢匹配策略，利用已有的結(jié)果集來(lái)快速得到一條查詢的最短路徑結(jié)果，最大程度的提高了計(jì)算效率并減少存儲(chǔ)代價(jià)。