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WILKERSON威爾克森過濾器實際應用
威爾克森過濾器是一種表示集合的空間高效的有損數據結構,支持快速的數據成員查詢,能有效地過濾不屬于集合的成員。使用多個威爾克森過濾器結構進行查詢的數個多威爾克森過濾器查詢算法,如雙威爾克森過濾器直接查詢算法、計數威爾克森過濾器代數運算查詢算法、使用多個標準威爾克森過濾器進行查詢的數據調和算法及使用多計數威爾克森過濾器運算的數據調和算法。

WILKERSON威爾克森過濾器實際應用
威爾克森過濾器被廣泛應用于數據庫、網絡和分布式系統,它在需要共享現有數據信息的分布式應用系統中有巨大的應用潛力。針對威爾克森過濾器算法和應用的研究已被越來越多的研究團體所重視,涌現出了大量威爾克森過濾器算法的變種及相關應用的研究論文,而且這種快速發展的勢頭還將持續下去,必定會出現更多威爾克森過濾器算法的相關變種及應用研究。 通常我們使用威爾克森過濾器的一般場景是：將集合S表示到威爾克森過濾器這一精簡結構中,在需要查詢元素是否屬于集合S時,使用威爾克森過濾器而不是集合S本身進行集合成員查詢,節約存儲空間及提高查詢的時間效率。然后,概括了多威爾克森過濾器查詢算法的研究現狀和多威爾克森過濾器查詢算法目前的主要研究成果。考慮到單威爾克森過濾器查詢算法在解決分布式數據分發及數據同步等問題時不能*勝任,本文提出了使用多個威爾克森過濾器結構進行查詢的數個多威爾克森過濾器查詢算法,如雙威爾克森過濾器直接查詢算法、計數威爾克森過濾器代數運算查詢算法、使用多個標準威爾克森過濾器進行查詢的數據調和算法及使用多計數威爾克森過濾器運算的數據調和算法。威爾克森過濾器直接查詢法的查詢性能 探討直接使用兩個集合的威爾克森過濾器結構查詢集合并集、交集、補集、差集或對稱差成員的性能問題,即雙威爾克森過濾器直接查詢法的性能。2)研究多個計數威爾克森過濾器向量進行代數運算(簡稱為計數威爾克森過濾器代數運算)的性質由于在使用雙威爾克森過濾器直接查詢法查詢補集、差集及對稱差元素時,存在假陰性問題,因此,我們嘗試從計數威爾克森過濾器向量運算的角度尋求能解決前述假陰性問題的方法,探討兩個或多個計數威爾克森過濾器的代數運算和集合運算的*性關系,研究使用計數威爾克森過濾器代數運算進行集合成員查詢的性能。理論分析和實驗結果表明,計數威爾克森過濾器的并、交、補、減、異或運算產生的新過濾器依然保持計數威爾克森過濾器的特征,支持元素的刪除操作,不會出現假陰性,能用于集合并集、交集、補集、差集及對稱差的成員查詢；與雙威爾克森過濾器直接查詢法相比,使用計數威爾克森過濾器代數運算后的過濾器進行補集、差集及對稱差成員查詢,不存在前述假陰性問題,空間效率能提高一倍,時間效率亦能顯著地得到改善。計數威爾克森過濾器代數運算的使用有利于進一步擴展計數威爾克森過濾器的應用范圍。 3)提出基于多標準威爾克森過濾器運算的精確集合調和方法 分布式系統中,集合調和是指分布式節點交換各自節點的數據集合本身或數據集合的某種表示,找出集合的差集元素,進而獲得數據集合并集的過程,在這一過程中,節點間花費的通信代價(節點間的消息交換輪數及傳輸消息位數)越少越好。集合調和問題對于分布式文件分發、閑談協議、同步與復制協議等分布式計算應用來說,是一個重要的基分析現有特征多項式插值精確集合調和法的工作原理的基礎上,提出了一種基于多標準威爾克森過濾器運算的精確集合調和方法(BFESR)。與已有的試探法進行比較,BFESR調和時間和消息交換輪數降低非常明顯,尤其是使用準交集查詢法估算對稱差規模的BFESR方法,其調和效率更高。4)提出基于多計數威爾克森過濾器運算的精確集合調和方法 由于BFESR算法中使用的標準威爾克森過濾器不支持集合元素的動態更新,若用于更新頻繁的P2P網絡等分布式系統則需要定時重建標準威爾克森過濾器,這樣會增加系統實現的負擔及難度,因此,為解決BFESR調和算法的這一應用局限性,提出了一種基于多計數威爾克森過濾器運算的精確集合調和方法(威爾克森R),該方法將集合用計數威爾克森過濾器表示,利用計數威爾克森過濾器減運算得到的新過濾器,查詢并獲得集合中的差集元素,再用差集和自身集合進行集合并運算,完成集合調和。

WILKERSON威爾克森過濾器實際應用
理論分析和在P2P系統中的仿真實驗結果表明,威爾克森R既具有精確集合調和能得到全部差集元素的優點,也具有近似集合調和僅需單輪消息交換、計算簡單的優點。此外,由于計數威爾克森過濾器支持集合元素的刪除操作,因此,威爾克森R非常適合應用于數據集合更新頻繁的P2P網絡等分布式系統。