面向复杂网络精确距离查询的高可扩展标记方法
数据结构与算法
2021-02-18 v2
摘要
回答精确最短路径距离查询是图论中的一项基本任务。尽管在该主题上已有大量研究，仍没有令人满意的方案能够扩展到十亿规模的复杂网络。基于标记的方法以为距离查询提供快速响应时间而闻名；然而，现有工作只能在中等规模网络（百万级）上构建标记，由于其 prohibitively 巨大的空间需求和极长的预处理时间，无法扩展到大型网络（十亿级）。在本工作中，我们提出新技术，以高效构建距离标记并处理具有十亿顶点和十亿边的复杂网络的精确最短路径距离查询。我们的方法基于两个要素：（i）用于构建最小距离标记的可扩展标记算法，以及（ii）支持在稀疏化图上进行快速距离有界搜索的查询框架。因此，我们首先开发了一种可扩展到十亿级图的新型标记算法。然后，我们形式化了一个用于精确距离查询的框架，该框架将我们提出的高速公路覆盖距离标记与距离有界搜索相结合，以实现快速距离计算。为了加速标记构建过程，我们进一步提出了一种并行标记方法，可同时为多个地标构建标记。我们在 12 个真实网络上评估了所提方法的性能。实验表明，所提方法不仅能处理具有十亿顶点的网络，而且在构建标记上快达 70 倍，并节省多达 90% 的标记空间。特别地，我们的方法在平均不到 1ms 的时间内即可回答具有约 8B 条边的十亿规模网络上的距离查询。
引用
@article{arxiv.1812.02363,
title = {A Highly Scalable Labelling Approach for Exact Distance Queries in Complex Networks},
author = {Muhammad Farhan and Qing Wang and Yu Lin and Brendan Mckay},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.02363},
year = {2021}
}