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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Estudo de Técnicas para Indexação e Recuperação de Sequências Numéricas: Segmentação Adaptativa e Processamento de Consultas em Lote
Alternate title (s): Study of Techniques for Indexing and Retrieval of Numerical Sequences: Adaptive Segmentation and Batch-mode Similarity Query
Author: Brito, Luiz Fernando Afra
First Advisor: Albertini, Marcelo Keese
First member of the Committee: Razente, Humberto Luiz
Second member of the Committee: Rios, Ricardo Araújo
Summary: Estruturas de indexação e algoritmos especializados de busca provêm consultas por similaridade. De acordo com a literatura atual, consultas por similaridade devem ser rápidas e utilizar o mínimo de espaço possível. Nesta dissertação foram estudadas abordagens para atender a esses requisitos no contexto de sequências numéricas. Na primeira abordagem foram propostas duas representações reduzidas das sequências para a criação de medidas lower bounding da distância euclidiana, sendo elas: Error-Bounded Piecewise Linear Approximation (EBPLA) e Adaptive Indexable Piecewise Linear Approximation (AIPLA). De modo inovador, essas duas propostas armazenaram um conjunto de coeficientes de tamanho adaptável às características das sequências. Em experimentos, a representação EBPLA, apesar de flexível, obteve erro de aproximação alto e, consequentemente, a eficiência de sua medida lower bounding foi inferior as outras representações. A outra proposta, AIPLA, proporcionou menores erros de aproximação e sua medida lower bounding foi comparável ás criadas a partir de representações tradicionais como Piecewise Aggregate Approximation (PAA) e Indexable Piecewise Linear Approximation (IPLA). A segunda abordagem teve como objetivo reduzir o tempo de consultas por meio do agrupamento de sequências de consulta enviadas em lote. Primeiramente formaram-se grupos de consultas para que, posteriormente, apenas uma varredura por grupo em R-Trees e M-Trees foi realizada. Ao todo foram avaliadas 5 estratégias para agrupar as consultas. Os resultados observados indicam que a estratégia que economiza mais acessos a memória secundária é aquela que cria um único grupo contendo todas as sequências de consulta. Entretanto, dependendo do tamanho do lote de consultas, a necessidade de espaço em memória principal pode aumentar consideravelmente ao utilizar essa estratégia. Por isso, em casos onde a quantidade de memória principal é limitada, sugere-se o uso da estratégia que cria N grupos a partir de N sequências de consultas escolhidas aleatoriamente.
Abstract: Indexing structures and specialized search algorithms provide similarity queries. According to current literature, similarity queries should be fast and minimize the amount of space required. In this master’s thesis, we studied two approaches in order to meet these requirements in the context of numeric sequences. In the first approach, we proposed two representations to approximate sequences and to create lower bounding measures to the Euclidian distance: Error-Bounded Piecewise Linear Approximation (EBPLA) and Adaptive Indexable Piecewise Linear Approximation (AIPLA). In an innovative way, these two representations stored a set of coefficients such that its size was proportionally to the characteristics of the sequences. In experiments, the EBPLA, although flexible, obtained high approximation error and, consequently, the efficiency of its lower bounding was lower than the other representations. The other proposed representation, the AIPLA, provided the lowest approximation error and its lower bounding was similar to well known representations such as Piecewise Aggregate Approximation (PAA) and Indexable Piecewise Linear Approximation (IPLA). In the second approach we grouped query sequences, sent as batches, in order to reduce the time of similarity queries. Firstly we formed groups of queries and then we searched through indexing structures, such as R-Trees and M-Trees, only once. In our experiments, we evaluated 5 different strategies to group sequences. The results indicate the overall best strategy for grouping queries, the one which saved more access to secondary memory, is the one that unifies all queries in a single group. However, this grouping strategy can considerably increase the usage of primary memory for large batches. Therefore, in scenarios where primary memory is limited, we suggest the use of the strategy which creates N clusters from N initial sequences chosen randomly.
Keywords: Agrupamento
Clustering
Busca em lote
Sequência
Consulta por similaridade
Redução de dimensionalidade
Indexação
Lower bounding
Batch-mode search
Dimensionality reduction
Similarity query
Indexing
Sequence
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAO::BANCO DE DADOS
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação
Quote: BRITO, Luiz Fernando Afra. Estudo de Técnicas para Indexação e Recuperação de Sequências Numéricas: Segmentação Adaptativa e Processamento de Consultas em Lote - Uberlândia. 2018. 107 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.253
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/21300
Date of defense: 8-Mar-2018
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Ciência da Computação

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