【摘 要】
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图作为一种数据结构,广泛存在于实际应用中,例如道路交通图,社交网络图,生物网络图等。许多现实中的问题可以抽象为图中的问题,而最宽路径查询问题就是图中的一个基本问题。传统的查询算法由于时间复杂度高,不能满足大图上的密集型查询需求。为了支持大图上最宽路径的快速查询,最新的工作中提出了一种基于静态两跳索引的最宽路径索引算法（Pruned Widest Path labeling,PWPL）。但现实世界的
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图作为一种数据结构,广泛存在于实际应用中,例如道路交通图,社交网络图,生物网络图等。许多现实中的问题可以抽象为图中的问题,而最宽路径查询问题就是图中的一个基本问题。传统的查询算法由于时间复杂度高,不能满足大图上的密集型查询需求。为了支持大图上最宽路径的快速查询,最新的工作中提出了一种基于静态两跳索引的最宽路径索引算法（Pruned Widest Path labeling,PWPL）。但现实世界的大图往往随时间处于动态变化中,PWPL算法构造的索引会随着图的动态变化而失效,而重构索引的时间开销巨大,因此PWPL算法无法解决动态大图上最宽路径快速查询问题。通过观察分析图的动态变化和最宽路径索引的关系,发现:1)图的变化可以分为多种情况,许多情况下图的变化不影响图中任意两点间的最宽路径,也就不会对最宽路径索引产生影响。2)假设图的变化对最宽路径产生了影响,相较于所有顶点对的最宽路径,往往只有少部分最宽路径会因为图的变化而受到影响。这部分最宽路径对应的索引也失效,而大部分索引依然有效。基于上述的观察,针对于静态索引算法无法适用于动态图的问题,采用索引定位技术,设计了一种动态索引算法（Dynamic Pruned Widest Path labeling,DPWPL）,实现了两跳索引的快速更新。该算法的优点主要体现在:1)设计了精准的筛选机制,过滤对索引不产生影响的图变化。2)将索引根据轮次进行划分,通过精准定位失效索引对应的轮次,避免了未失效索引的重算。针对于索引构造过程时间开销大的问题,研究设计了一种并行索引构造算法（Parallel Pruned Widest Path labeling,PPWPL）,实现了索引构造过程的并行化,并通过设计了一种动态任务调度策略,进一步降低了构造索引的时间开销。在实际应用中的大图上进行实验测试,结果表明,DPWPL算法针对于边插入的情况,可以达到了毫秒级的索引更新响应,对于边删除的情况,也能到达秒级的索引更新响应。PPWPL算法最多可降低80%的索引构造的时间开销。
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