基于多維分析視角的信息網(wǎng)絡(luò)研究

劉峰　葉紅

摘 要 在數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，企業(yè)建立了大量的數(shù)據(jù)倉庫，通過數(shù)據(jù)倉庫實現(xiàn)數(shù)據(jù)向決策信息的轉(zhuǎn)化。隨著計算機應(yīng)用的不斷推廣，信息網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運而生，有著非常廣泛的應(yīng)用，主要包括同構(gòu)信息網(wǎng)絡(luò)與異構(gòu)信息網(wǎng)絡(luò)兩種實體類型，包含了大量的實體信息與實體關(guān)聯(lián)信息。從多維視角對信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析具有非常重要的意義，本文針對同構(gòu)信息網(wǎng)絡(luò)提出了簡單嵌套立方體，針對異構(gòu)信息網(wǎng)絡(luò)提出了多層嵌套立方體。

【關(guān)鍵詞】信息網(wǎng)絡(luò) 簡單嵌套立方體 多層嵌套立方體

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展與數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的普及，數(shù)據(jù)主要劃分為操作性與分析性兩種類型。兩種數(shù)據(jù)處理的特點不同決定了其數(shù)據(jù)環(huán)境不同，由此而產(chǎn)生了數(shù)據(jù)倉庫，通過聯(lián)機分析處理方法為決策提供依據(jù)。當(dāng)前，新型數(shù)據(jù)的出現(xiàn)對聯(lián)機分析處理技術(shù)提出了新的要求，需要對其進(jìn)行創(chuàng)新。信息網(wǎng)絡(luò)中的連接分析處理技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)為需要一種新的多維數(shù)據(jù)模型來對信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行描述，當(dāng)數(shù)據(jù)模型發(fā)生變化之后，數(shù)據(jù)存儲模式及物化等都會發(fā)生變化，需要實現(xiàn)聯(lián)機分析處理技術(shù)的創(chuàng)新。

1 信息網(wǎng)絡(luò)概述

數(shù)據(jù)庫并不僅僅是指出數(shù)據(jù)存儲與檢索的倉庫，其中包含了非常多的數(shù)據(jù)類型及相同或不同數(shù)據(jù)類型之間所存在的關(guān)聯(lián)信息等。數(shù)據(jù)庫中所包含的數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)形成了信息網(wǎng)絡(luò)，從而對更具有意義的信息進(jìn)行挖掘。

當(dāng)前，在對信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析的過程中缺乏多維分析工具，對聯(lián)機分析處理提出了新的挑戰(zhàn)。信息網(wǎng)絡(luò)中所包含的結(jié)點代表的是實體，所包含的便代表的是實體之間的關(guān)系。如果信息網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點類型相同，則形成同構(gòu)信息網(wǎng)絡(luò)；如果信息網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點類型不同，則形成異構(gòu)信息網(wǎng)絡(luò)。在日常生活中信息網(wǎng)絡(luò)有著廣泛的應(yīng)用，例如Facebook、DBLP等。

傳統(tǒng)的聯(lián)機分析處理技術(shù)是以數(shù)據(jù)立方體為基礎(chǔ)的，但是其中只能夠存在一種實體類型且實體類型之間不存在關(guān)聯(lián)。這就導(dǎo)致了連接分析處理技術(shù)不能夠?qū)π畔⒕W(wǎng)絡(luò)多維分析問題進(jìn)行解決。

2 多維分析視角的同構(gòu)信息網(wǎng)絡(luò)分析

2.1 多維網(wǎng)絡(luò)

同構(gòu)信息網(wǎng)絡(luò)屬于新型的數(shù)據(jù)形式，為了對其進(jìn)行分析需要實現(xiàn)簡單模型的建立，以該模型為基礎(chǔ)進(jìn)行分析操作。將同構(gòu)信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行抽象之后就得到了多維網(wǎng)絡(luò)模型。

例如一個小型的社交網(wǎng)絡(luò)，將社交網(wǎng)絡(luò)中的每一個人都視為一個節(jié)點，每一個節(jié)點都具有姓名、國籍、職業(yè)、年齡、學(xué)歷等多維屬性。兩個節(jié)點之間的連線代表著兩人的朋友關(guān)系，可以實現(xiàn)信息的共享，因此兩節(jié)點之間的線中都包含了多條信息，而每條信息中又包含了ID、信息、主題等多維屬性。通過多維網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了對社交網(wǎng)絡(luò)的建模，從而對社交網(wǎng)絡(luò)中的實體信息進(jìn)行了展示，從而將實體與實體之間具體的關(guān)系進(jìn)行了表示。

2.2 簡單嵌套立方體中的聯(lián)機分析處理操作

在對簡單嵌套立方體進(jìn)行分析的過程中，選取雙向兩層聯(lián)機分析處理查詢方式，主要包括點到邊的查詢與邊到點的查詢兩種類型。為了能夠?qū)@種查詢進(jìn)行更好的理解，沿用上文社交網(wǎng)絡(luò)的例子來進(jìn)行說明。在多維網(wǎng)絡(luò)中可能存在的聯(lián)機分析處理類型的查詢包括：第一，不同國家的人如何實現(xiàn)信息的共享及信息在不同類別如何發(fā)布；第二，對特點信息進(jìn)行分享的人在職業(yè)方面的結(jié)構(gòu)分布。這兩個查詢都涉及到多維網(wǎng)絡(luò)的聚集操作，首先從對應(yīng)的圖立方體中找到對應(yīng)的度量網(wǎng)絡(luò)，之后從對應(yīng)的數(shù)據(jù)立方體中找到答案對應(yīng)的度量。

首先，點到邊的查詢。首先對結(jié)點進(jìn)行分析，之后再對邊進(jìn)行分析，也就是所謂的先對圖立方體進(jìn)行多維分析，之后再對動態(tài)生成的數(shù)據(jù)立方體進(jìn)行多維分析。在對上面的第一個類型進(jìn)行查詢的過程中，首先依據(jù)國籍維度對所有的節(jié)點進(jìn)行分組，將在國籍方面具有相同值的節(jié)點劃分到同一組中，同時將這些節(jié)點對應(yīng)的邊進(jìn)行合并，從而得到不同國籍之間所分享的信息，之后再對這些分享信息按照類別對其進(jìn)行劃分。

其次，邊到點的查詢。首先對邊進(jìn)行聯(lián)機分析查詢，之后再對節(jié)點進(jìn)行分析，也就是說先對內(nèi)層數(shù)據(jù)立方體進(jìn)行分析，之后再對動態(tài)生成的圖立方體進(jìn)行分析。在對上文第二類型進(jìn)行查詢的過程中，首先應(yīng)該對所有的共享信息的類別分布進(jìn)行計算，之后在對特定的類型進(jìn)行選定，從而對該類別信息進(jìn)行分享的人進(jìn)行選擇，之后在對這些選擇的人的職業(yè)拓?fù)淝闆r進(jìn)行計算。通過對共享信息類別的分布進(jìn)行計算得知人們對政治信息關(guān)注較多，在選定了政治類別的信息之后，對共享這些政治信息的人們的職業(yè)拓?fù)浞植歼M(jìn)行計算，從而得知教師、醫(yī)師之間進(jìn)行政治信息共享的較多。

3 多維分析視角的異構(gòu)信息網(wǎng)絡(luò)分析

3.1 多維異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

圖1代表一個小型的多維異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，其中結(jié)點代表兩種實體，方形代表的是作者，三角形代表的是論文，兩者之間的連線代表論文是該作者所發(fā)表，若兩個三角形指向一個方形，則證明兩篇論文為同一位作家所發(fā)表，如果兩個方形指向一個三角形，則證明兩位作家共同發(fā)表了一篇論文。圖1中的多維異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)對文獻(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了形象的刻畫，一方面對作者的合作關(guān)系與論文的出處關(guān)系進(jìn)行了表達(dá)，另一方面對作者與論文兩種之間類型之間的關(guān)系進(jìn)行了表達(dá)。在多維網(wǎng)絡(luò)中包含了兩種不同類型的實體，因此將其稱之為兩類型多維異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。

3.2 兩層嵌套立方體

通過兩類型多維異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)兩層嵌套立方體的獲得，由圖1所示的兩類型多維異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)可知兩層嵌套立方體主要包括兩種情況：第一，重視對V1類型實體與實體之間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行重點研究，則V1類型實體的屬性構(gòu)成了未曾圖立方體的維度，通過對其屬性子集聚集進(jìn)行計算得到圖立方體，將圖立方體的度量作為度量網(wǎng)絡(luò)，將V1實體進(jìn)行分組，不同小組之間的V2類型實體的屬性構(gòu)成了內(nèi)層數(shù)據(jù)立方體的維，通過對其屬性子集聚集進(jìn)行計算得到數(shù)據(jù)立方體。數(shù)據(jù)立方體存在與圖立方體的度量中，兩者之前形成嵌套關(guān)系。第二，重視對V2類型實體與實體之間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行重點研究，將V2實體集合構(gòu)成外層他立方體，V1類型實體結(jié)合構(gòu)成內(nèi)層數(shù)據(jù)立方體，兩者自檢相互嵌套。

綜上所述，兩層嵌套立方體指的是外層圖立方體中包含內(nèi)層數(shù)據(jù)立方體，同一種類型的實體既可以構(gòu)成內(nèi)層圖立方體，也可以構(gòu)成外層的數(shù)據(jù)立方體。因此，同一個兩種類型多維異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)依據(jù)分析角度可以分為兩個兩層嵌套立方體。在兩層嵌套立方體中，兩類對象存在既獨立又關(guān)聯(lián)的關(guān)系。

3.3 多層嵌套立方體

兩種類型的多維網(wǎng)絡(luò)能夠形成對應(yīng)的兩層嵌套立方體。在異構(gòu)信息網(wǎng)絡(luò)中，實體類型包括多種類型，兩層嵌套立方體可以擴(kuò)展成為多層嵌套立方體。例如三種類型的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)能夠形成六個不同的三層嵌套立方體。因此，多維網(wǎng)絡(luò)中的N個實體類型與實體類型之間存在的內(nèi)在聯(lián)系能夠在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中形成N！個N層嵌套立方體，不同的實體類型能夠在任意一層中出現(xiàn)，但是只能夠出現(xiàn)在一層中。

3.4 多層嵌套立方體上的聯(lián)機分析處理操作

在對傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)立方體進(jìn)行操作的過程中，主要的操作類型包括切片、上卷、切塊等。這些操作方式在多層嵌套立方體中同樣適應(yīng)。此外，還可以通過復(fù)合查詢的方式對多層嵌套立方體中的多種類型分析對象進(jìn)行查詢。在多層嵌套立方體的聯(lián)機分析處理操作過程中，N層嵌套立方體上的復(fù)合查詢需要N-1次轉(zhuǎn)換分析對象操作，從而形成N-1個部分立方體。

4 總結(jié)

在信息網(wǎng)絡(luò)多維分析方法的研究方面已經(jīng)取得了一定的成果，在已有的研究方法中不能夠?qū)崿F(xiàn)對同構(gòu)信息網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)系進(jìn)行深入分析，而且對異構(gòu)信息網(wǎng)絡(luò)的研究也較為缺乏。本文通過立方體相互嵌套的思想對信息網(wǎng)絡(luò)的多維視角分析問題進(jìn)行了解決。針對同構(gòu)信息網(wǎng)絡(luò)提出了簡單嵌套立方體，針對異構(gòu)信息網(wǎng)絡(luò)提出了多層嵌套立方體，對兩者之間的區(qū)別與聯(lián)系進(jìn)行了研究，為基于多維分析視角的信息網(wǎng)絡(luò)研究奠定了理論基礎(chǔ)。

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作者單位

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