本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)查詢方法，屬于大數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

時(shí)間序列數(shù)據(jù)表示由傳感器網(wǎng)絡(luò)、金融市場(chǎng)、醫(yī)療保健、監(jiān)控和其他諸多領(lǐng)域中產(chǎn)生的流式數(shù)據(jù)。隨著高頻流式數(shù)據(jù)源的激增，迫切需要針對(duì)大量數(shù)據(jù)的交互式分析和實(shí)時(shí)可視化技術(shù)。例如趨勢(shì)分析、模式識(shí)別、相關(guān)性分析、交互式數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)等。

一個(gè)時(shí)間序列數(shù)據(jù)可視化的典型例子是顯示一個(gè)傳感器在特定時(shí)間范圍的值?，F(xiàn)在的可視化工具處理該問(wèn)題，一般分為兩種方法：第一種首先從數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢所有滿足條件的值，交由可視化模塊渲染展示。這種方式需要反饋大量數(shù)據(jù)從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中消耗很大的帶寬進(jìn)而造成很高的延遲。第二種是首先在對(duì)查詢的結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，然后返回給可視化模塊，這樣可以極大的減少數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的帶寬消耗，但是在壓縮數(shù)據(jù)時(shí)，仍然需要掃描所有符合查詢條件的數(shù)據(jù)，這個(gè)過(guò)程時(shí)間代價(jià)仍然很高。為了降低掃描壓縮數(shù)據(jù)的時(shí)間，可以利用數(shù)據(jù)摘要算法來(lái)壓縮時(shí)間序列數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量。但兩種方法都具有查詢時(shí)延長(zhǎng)、數(shù)據(jù)傳輸量大的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在解決目前常用可視化方法在處理海量時(shí)間序列數(shù)據(jù)時(shí)，遇到的查詢時(shí)延長(zhǎng)、數(shù)據(jù)傳輸量大的缺陷，提出了一種自適應(yīng)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)查詢方法。

本發(fā)明一種自適應(yīng)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)查詢方法，核心內(nèi)容是構(gòu)建基于摘要的時(shí)間序列數(shù)據(jù)索引，需要查詢時(shí)，首先查找查詢范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)并加入查詢結(jié)果數(shù)組，即首先在用戶要求的時(shí)延內(nèi)，返回一個(gè)粗糙的查詢結(jié)果；再遍歷查詢結(jié)果數(shù)組中的所有節(jié)點(diǎn)，判斷是否有不滿足誤差要求需要細(xì)化查詢的節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行細(xì)化查詢與否的相應(yīng)操作；即不斷細(xì)化不滿足用戶查詢要求的部分，最終保證全部查詢結(jié)果達(dá)到用戶查詢要求，最后更新查詢結(jié)果數(shù)組。確保了可視化方法準(zhǔn)確高效，而且索引結(jié)構(gòu)構(gòu)建立一次，可供多次查詢使用。

一種自適應(yīng)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)查詢方法，通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟1：建立基于摘要的時(shí)間序列數(shù)據(jù)樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)，具體包括：

步驟1.1基于時(shí)間序列數(shù)據(jù)，初始化系統(tǒng)參數(shù)；

其中，系統(tǒng)參數(shù)包括時(shí)間序列標(biāo)號(hào)、分段最大誤差以及樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)中間節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)基準(zhǔn)、時(shí)間序列片段數(shù)組；

其中，時(shí)間序列標(biāo)號(hào)，記為i，代表時(shí)間序列數(shù)據(jù)T中第i個(gè)時(shí)刻，此第i個(gè)時(shí)刻的值記為v_i，第i時(shí)刻記為t_i，下標(biāo)_i是大于等于0的整數(shù)；將原始時(shí)間序列分段時(shí)最大的誤差，即分段最大誤差記為ε；樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)中間節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)基準(zhǔn)記為B，B是一個(gè)大于0的整數(shù)；時(shí)間序列片段數(shù)組，記為U，初始化為空；

步驟1.2：對(duì)時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，輸出時(shí)間序列片段并保存到時(shí)間序列片段數(shù)組中；對(duì)時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行分段可以按照等間隔分段，還可以按照不等間隔分段；

步驟1.3：采用擬合函數(shù)對(duì)步驟1.2輸出的每一段時(shí)間序列片段進(jìn)行擬合，得到每一段時(shí)間序列片段的數(shù)據(jù)摘要信息；

將步驟1.2輸出結(jié)果，時(shí)間序列片段數(shù)組U中的每一項(xiàng)采用線性回歸進(jìn)行擬合，并記錄每一項(xiàng)的數(shù)據(jù)摘要信息下標(biāo)j對(duì)應(yīng)時(shí)間序列片段在U中的順序，j是大于0小于|U|的整數(shù)，|U|代表數(shù)組U的長(zhǎng)度；t_s和t_e分別代表時(shí)間序列片段的開(kāi)始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻，v_s和v_e分別表示t_s時(shí)刻和t_e時(shí)刻的值，e代表用線性擬合后的直線代替時(shí)間序列數(shù)據(jù)產(chǎn)生的誤差，即擬合誤差，M代表每一時(shí)刻的值累加后的和，P代表每一時(shí)刻和該時(shí)刻的值相乘后累加的和；

步驟1.4：利用步驟1.3得到的數(shù)據(jù)摘要，構(gòu)建樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)；

具體為：將步驟1.3中每一項(xiàng)數(shù)據(jù)摘要信息，當(dāng)作樹(shù)中最底層節(jié)點(diǎn)，自下而上合并產(chǎn)生上層節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)；其中，自下而上合并產(chǎn)生上層節(jié)點(diǎn)，即由下一層節(jié)點(diǎn)合并產(chǎn)生上一層節(jié)點(diǎn)；

步驟2：將基于步驟1建立的時(shí)間序列樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)的上半部分讀入內(nèi)存，構(gòu)造查詢語(yǔ)句，初始化查詢結(jié)果數(shù)組和數(shù)據(jù)可視化時(shí)從查詢開(kāi)始到展現(xiàn)出來(lái)用戶可以接受的最大時(shí)間延遲以及查詢時(shí)深入查找一層所需要的時(shí)間；

其中，樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)的上半部分，具體為樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)中除了最底層子節(jié)點(diǎn)外的其他部分；查詢語(yǔ)句為：

q＝select*from dateset where time>Q_s and time<Q_e and error<Q_error，

其中,Q_s代表查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻，Q_e代表查詢范圍的結(jié)束時(shí)刻，Q_error代表查詢結(jié)果允許的最大誤差，即查詢誤差，表示查詢?cè)赒_s和Q_e時(shí)刻之間的數(shù)據(jù)，并且誤差要小于等于Q_error；初始化查詢結(jié)果數(shù)組R為空；把數(shù)據(jù)可視化時(shí)從查詢開(kāi)始到展現(xiàn)出來(lái)用戶可以接受的最大時(shí)間延遲，記為L(zhǎng)；查詢時(shí)深入查找一層所需要的時(shí)間，記為c；

步驟3：基于步驟2的查詢語(yǔ)句查找包含查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)保證查詢時(shí)延小于用戶要求的最大時(shí)延，返回包含查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)；

具體步驟如下：

步驟3.1：計(jì)算查詢時(shí)可以查找的最大深度；

其中，查詢時(shí)可以查找的最大深度記為h，h＝L/c；

步驟3.2：讀取根節(jié)點(diǎn)，判斷根節(jié)點(diǎn)是否包含查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻，并根據(jù)判斷結(jié)果返回節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行相應(yīng)操作：

3.21：若根節(jié)點(diǎn)包含查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻，返回當(dāng)前判斷的根節(jié)點(diǎn)，跳至步驟3.3；

3.22：若根節(jié)點(diǎn)不包含查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻，則讀取根節(jié)點(diǎn)的右指針指向的節(jié)點(diǎn)作為根節(jié)點(diǎn)，跳轉(zhuǎn)到步驟3.2；

步驟3.3：讀取步驟3.2返回節(jié)點(diǎn)，記為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，并判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的擬合誤差是否滿足查詢誤差要求并進(jìn)行相應(yīng)操作，具體為：

3.3.1：如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的擬合誤差小于等于查詢誤差Q_error，返回當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，然后繼續(xù)步驟4；

3.3.2：如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的擬合誤差大于查詢誤差Q_error，繼續(xù)步驟3.4；

其中，查詢誤差要求是指是節(jié)點(diǎn)的擬合誤差要小于等于查詢誤差Q_error；

步驟3.4：計(jì)算目前的查詢深度；

查詢深度根據(jù)步驟3.3中的節(jié)點(diǎn)在樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)上的位置計(jì)算，在最上層根節(jié)點(diǎn)時(shí)，代表查詢深度為1，自上而下每深入一層，查詢深度加1；

步驟3.5：根據(jù)步驟3.4計(jì)算的目前查詢深度判斷是否可以繼續(xù)深入查詢，具體為：

3.5.1：如果目前的查詢深度小于h,則根據(jù)步驟3.2中節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)索引，讀取包含查詢范圍開(kāi)始時(shí)刻的子節(jié)點(diǎn)作為根節(jié)點(diǎn)，跳至步驟3.2；

3.5.2：如果目前的查詢深度大于等于h，則返回步驟3.2中的節(jié)點(diǎn)，然后跳至步驟4；

步驟4：根據(jù)包含查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)，將滿足查詢范圍要求的所有節(jié)點(diǎn)加入查詢結(jié)果數(shù)組中，并輸出查詢結(jié)果數(shù)組，具體為：

步驟4.1：讀取包含查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)，并更新當(dāng)前節(jié)點(diǎn)為此節(jié)點(diǎn)；

步驟4.2：判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否滿足查詢范圍，把滿足查詢范圍要求的節(jié)點(diǎn)加入查詢結(jié)果數(shù)組中；

4.2.1：如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的結(jié)束時(shí)間時(shí)刻，小于查詢范圍的結(jié)束時(shí)刻Q_e，將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)加入查詢結(jié)果數(shù)組R中，并讀取當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的右指針指向的節(jié)點(diǎn)作為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，然后繼續(xù)步驟4.2；

4.2.2：如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的結(jié)束時(shí)刻大于等于查詢范圍的結(jié)束時(shí)刻，將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)加入查詢結(jié)果數(shù)組R中，結(jié)束查詢，繼續(xù)執(zhí)行步驟5；

其中，滿足查詢范圍要求是指節(jié)點(diǎn)開(kāi)始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻之間覆蓋的時(shí)間范圍和查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻和查詢范圍的結(jié)束時(shí)刻之間覆蓋的時(shí)間范圍存在交集；

步驟5：將查詢結(jié)果數(shù)組中的數(shù)據(jù)展示出來(lái)，具體為：

步驟5.1：判斷查詢結(jié)果數(shù)組R是否有更新，并根據(jù)判斷結(jié)果決定是否進(jìn)行可視化展現(xiàn)：

5.1.1：若查詢結(jié)果數(shù)組R上存在更新，跳至步驟5.2；

5.1.2：若查詢結(jié)果數(shù)組R上不存在更新，跳至步驟6；

步驟5.2：判斷查詢結(jié)果數(shù)組R中第一個(gè)節(jié)點(diǎn)R[0]的開(kāi)始時(shí)刻與查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻是否一致，更新不一致情況下查詢結(jié)果數(shù)組R中第一個(gè)節(jié)點(diǎn)的開(kāi)始時(shí)刻和開(kāi)始時(shí)刻的值；

5.2.1:如果判斷結(jié)果一致，則跳至步驟5.3；

5.2.2:若判斷結(jié)果不一致，即R[0]節(jié)點(diǎn)開(kāi)始時(shí)刻小于查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻Q_s，則以R[0]節(jié)點(diǎn)開(kāi)始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻的值為橫坐標(biāo)，R[0]節(jié)點(diǎn)開(kāi)始時(shí)刻的值和結(jié)束時(shí)刻的值為縱坐標(biāo)，利用這兩點(diǎn)擬合為一條直線，再根據(jù)擬合后的直線求出查詢范圍開(kāi)始時(shí)刻對(duì)應(yīng)的值，用查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻和計(jì)算出查詢范圍開(kāi)始時(shí)刻的值替換R[0]節(jié)點(diǎn)的開(kāi)始時(shí)刻和開(kāi)始時(shí)刻的值，然后，繼續(xù)步驟5.3；

步驟5.3：判斷查詢結(jié)果數(shù)組中最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的結(jié)束時(shí)刻是否與查詢范圍的結(jié)束時(shí)刻是否一致，更新不一致情況下查詢結(jié)果數(shù)組R中最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的結(jié)束時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻的值；

5.3.1：如果判斷結(jié)果一致，則跳至步驟5.4；

5.3.2：如果查詢結(jié)果數(shù)組中最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的結(jié)束時(shí)刻大于查詢的結(jié)束時(shí)刻Q_e，則以查詢結(jié)果數(shù)組中最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的開(kāi)始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻的值為橫坐標(biāo)，查詢結(jié)果數(shù)組中最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)開(kāi)始時(shí)刻的值和結(jié)束時(shí)刻的值為縱坐標(biāo)，利用這兩點(diǎn)擬合為一條直線，根據(jù)擬合后的直線求出查詢范圍的結(jié)束時(shí)刻對(duì)應(yīng)的值，用查詢范圍的結(jié)束時(shí)刻和計(jì)算出查詢范圍結(jié)束時(shí)刻的值替換查詢結(jié)果數(shù)組中最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的結(jié)束時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻的值，然后繼續(xù)步驟5.4；

步驟5.4：以時(shí)間作為橫坐標(biāo)，以對(duì)應(yīng)的值作為縱坐標(biāo)，建立直角坐標(biāo)系，將查詢結(jié)果數(shù)組R中所有節(jié)點(diǎn)的開(kāi)始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻對(duì)應(yīng)的點(diǎn),用直線相連,可視化展現(xiàn)出來(lái)；

步驟6：依次遍歷查詢結(jié)果數(shù)組中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，判斷查詢結(jié)果數(shù)組中是否有不滿足查詢誤差要求需要細(xì)化查詢的節(jié)點(diǎn)，返回不滿足查詢誤差要求的節(jié)點(diǎn)和細(xì)化查詢的查詢語(yǔ)句；

具體步驟如下：

步驟6.1：順序讀取查詢結(jié)果數(shù)組R中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，判斷讀取到的節(jié)點(diǎn)擬合誤差和查詢誤差的關(guān)系，返回不滿足查詢誤差要求的節(jié)點(diǎn)和細(xì)化查詢的查詢語(yǔ)句；

6.1.1：如果讀取到的節(jié)點(diǎn)的擬合誤差大于查詢誤差Q_error，則重新構(gòu)造查詢語(yǔ)句q，如果此次讀取到的節(jié)點(diǎn)的開(kāi)始時(shí)刻比查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻Q_s小，查詢語(yǔ)句q的查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻Q_s不變，否則q的查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻Q_s設(shè)置為此次讀取到的節(jié)點(diǎn)的開(kāi)始時(shí)刻；如果此次讀取到的節(jié)點(diǎn)的結(jié)束時(shí)刻比查詢語(yǔ)句q查詢范圍的結(jié)束時(shí)刻Q_e大，則q的查詢范圍的結(jié)束時(shí)刻Q_e不變，否則q的查詢范圍的結(jié)束時(shí)刻Q_e設(shè)置為此次讀取到的節(jié)點(diǎn)的結(jié)束時(shí)刻；查詢誤差Q_error保持不變；然后返回此次讀取到的節(jié)點(diǎn)和查詢語(yǔ)句q，跳轉(zhuǎn)至步驟7；

6.1.2：如果讀取到的節(jié)點(diǎn)的擬合誤差小于等于查詢誤差Q_error，且不是最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)，繼續(xù)步驟6.1；如果讀取到的節(jié)點(diǎn)的擬合誤差小于等于查詢誤差Q_error，且是最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)，跳轉(zhuǎn)到步驟6.2；

步驟6.2：查詢結(jié)果數(shù)組中所有的節(jié)點(diǎn)的擬合誤差都小于等于查詢誤差Q_error，滿足查詢誤差要求，結(jié)束查詢；

步驟7：根據(jù)步驟6中返回的節(jié)點(diǎn)和查詢語(yǔ)句，進(jìn)行細(xì)化查詢并更新查詢結(jié)果數(shù)組，具體為：

步驟7.1：在步驟2讀入內(nèi)存的樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)中，找到步驟6中返回的節(jié)點(diǎn)并根據(jù)找到節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)索引，讀取包含q中查詢范圍開(kāi)始時(shí)刻的子節(jié)點(diǎn)；

步驟7.2:判斷讀取到的子節(jié)點(diǎn)的擬合誤差是否滿足查詢誤差要求，并根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行如下操作：

7.2.1:如果子節(jié)點(diǎn)的擬合誤差小于等于查詢語(yǔ)句q中查詢誤差Q_error，初始化一個(gè)結(jié)果緩沖區(qū)，暫時(shí)保存讀取到的子節(jié)點(diǎn)，按照子節(jié)點(diǎn)的右指針連續(xù)讀取查詢語(yǔ)句q查找范圍內(nèi)包含的所有節(jié)點(diǎn)，依次放入結(jié)果緩沖區(qū)中,然后跳轉(zhuǎn)至步驟7.3；

7.2.2:如果子節(jié)點(diǎn)的擬合誤差大于查詢語(yǔ)句q中查詢誤差Q_error，將當(dāng)前讀

取到的子節(jié)點(diǎn)當(dāng)作步驟6返回的節(jié)點(diǎn)，跳轉(zhuǎn)至步驟7.1；

步驟7.3：將查詢結(jié)果數(shù)組R中步驟6返回的節(jié)點(diǎn)用結(jié)果緩沖區(qū)的節(jié)點(diǎn)替換，更新查詢結(jié)果數(shù)組R，然后跳轉(zhuǎn)到步驟5；

至此，經(jīng)過(guò)步驟1到步驟7，完成了一種自適應(yīng)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)查詢方法。

有益效果

本發(fā)明一種自適應(yīng)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)查詢方法基于一種樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)來(lái)組織并存儲(chǔ)擬合后的時(shí)間序列數(shù)據(jù)摘要，實(shí)現(xiàn)了一種自適應(yīng)的可視化方法，與現(xiàn)有索引構(gòu)建及查詢的可視化方法相比，具有如下有益效果：

1.本發(fā)明所提出的方法利用樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)層層深入查詢，而且自根節(jié)點(diǎn)到葉子節(jié)點(diǎn)擬合誤差越來(lái)越小，可以適應(yīng)按不同誤差查詢的需要；

2.本發(fā)明所提出的方法采用了增量式的可視化技術(shù)，即在給定的可視化響應(yīng)時(shí)間延遲下，首先立即返回一個(gè)粗糙的可視化結(jié)果，然后逐漸細(xì)化不滿足誤差要求的部分，最終達(dá)到符合用戶查詢要求，返回查詢結(jié)果數(shù)據(jù)量小，從查詢到展現(xiàn)結(jié)果的時(shí)間延遲??；

3.本發(fā)明所提出的方法可以按照不同查詢精度返回查詢結(jié)果，從多角度展現(xiàn)時(shí)間序列數(shù)據(jù)，可以應(yīng)用于統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)挖掘、監(jiān)控分析等針對(duì)時(shí)間序列數(shù)據(jù)分析的領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種自適應(yīng)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)查詢方法及實(shí)施例1中數(shù)據(jù)查詢的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明一種自適應(yīng)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)查詢方法中對(duì)應(yīng)的樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)示意圖及實(shí)施例中構(gòu)建的索引結(jié)構(gòu)；

其中，圖2中箭頭代表指針，指向?qū)?yīng)節(jié)點(diǎn)的位置，Null代表空指針，表明當(dāng)前節(jié)點(diǎn)右邊不存在兄弟節(jié)點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

下面根據(jù)附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的具體實(shí)施形式并不局限于此。

實(shí)施例1

本實(shí)施例詳細(xì)闡述了本發(fā)明一種自適應(yīng)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)查詢方法應(yīng)用于股票數(shù)據(jù)時(shí),首先采用索引構(gòu)建算法構(gòu)建數(shù)據(jù)索引，然后基于構(gòu)建的索引結(jié)構(gòu)利用一種自適應(yīng)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)查詢算法進(jìn)行查詢可視化的流程。

實(shí)例中采用的時(shí)間序列數(shù)據(jù)T＝{9.33、9.91、10、10.43、10.48、10.32、10.68、11.11、11.16、11.26、11.43、11.63、11.89、11.67、11.54、11.34、11.22、10.79、11.07、11.1、10.69、10.98、10.92、10.92、10.92、10.08、10.56、10.58、11.27、12.46、12.49、12.51、12.6、12.53、12.15、12.72、12.81、12.8、12.51、12.65}，對(duì)應(yīng)的時(shí)刻從1到40。

圖1為本發(fā)明一種自適應(yīng)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)查詢方法及本實(shí)施例中數(shù)據(jù)查詢的流程示意圖；從圖中可看出，包含如下步驟：

步驟A:建立基于摘要的時(shí)間序列數(shù)據(jù)索引結(jié)構(gòu),具體步驟如下：

步驟A.1：基于時(shí)間序列數(shù)據(jù)，初始化系統(tǒng)參數(shù)；

具體到本實(shí)例，時(shí)間序列標(biāo)號(hào)i可以是從1到40的整數(shù)，由于時(shí)間序列數(shù)據(jù)T整體方差比偏小，因此設(shè)置段最大誤差ε＝0.2，樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)中間節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)基準(zhǔn)B＝3；時(shí)間序列片段數(shù)組U，初始化為空；保存索引結(jié)構(gòu)時(shí)初始化內(nèi)存緩沖區(qū)的大小X＝100兆字節(jié)；

步驟A.2：對(duì)時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，輸出時(shí)間序列片段并保存到時(shí)間序列片段數(shù)組中；

具體到本實(shí)例實(shí)施，不斷讀取時(shí)間序列數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶自定義的分段誤差ε＝0.2，采用旋轉(zhuǎn)門(mén)算法進(jìn)行分段，經(jīng)過(guò)分段后T產(chǎn)生了10個(gè)時(shí)間序列片段，旋轉(zhuǎn)門(mén)算法的輸出結(jié)果時(shí)間序列片段數(shù)組

步驟A.3：采用擬合函數(shù)對(duì)上一步驟輸出的每一段時(shí)間序列片段進(jìn)行擬合，得到每一段時(shí)間序列片段的數(shù)據(jù)摘要信息；

具體到本實(shí)例實(shí)施，對(duì)時(shí)間序列片段數(shù)組U中的每一項(xiàng)，采用線性回歸的方法進(jìn)行線性擬合，同時(shí)記錄每一個(gè)時(shí)間序列片段的開(kāi)始時(shí)刻t_s和結(jié)束時(shí)刻t_e以及開(kāi)始時(shí)刻的值v_s和結(jié)束時(shí)刻的值v_e，計(jì)算擬合誤差e，每一時(shí)刻的值累加后的和M，每一時(shí)刻和該時(shí)刻的值相乘后累加的和P，形成該時(shí)間序列片段的數(shù)據(jù)摘要信息經(jīng)過(guò)步驟A.3，最終形成了10個(gè)時(shí)間序列片段的數(shù)據(jù)摘要信息：

{1，9.41，4，10.43，0.01，39.67,100.87}、{5，10.40，7，10.59，0.02，31.48,189.08}、

{8，11.07，14，11.83，0.01，80.15,885.16}、{15，11.58，18，10.87，0.005，44.89,739.5}、

{19，11.06，22，10.86，0.02，43.84,898.38}、{23，10.92，25，10.92，0，32.76,786.24}、

{26,10.08,29,11.16,0.02,42.49,1170.27}、{30，12.47，34，12.57，0.001，62.59，2003.13}、

{35,12.23，37，12.89，0.01，37.68，1357.14}、{38,12.72,40,12.57,0.01,37.96,1480.29}

步驟A.4：利用上一步驟得到的數(shù)據(jù)摘要信息，構(gòu)建樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)；

具體到本實(shí)例實(shí)施，將收到步驟A.3的數(shù)據(jù)摘要信息轉(zhuǎn)化為10個(gè)最底層的子節(jié)點(diǎn)，同時(shí)利用10個(gè)最底層的子節(jié)點(diǎn)生成第二層的3個(gè)節(jié)點(diǎn)，第二層的3個(gè)節(jié)點(diǎn)合并形成1個(gè)根節(jié)點(diǎn)；生成樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)如圖2，第一層節(jié)點(diǎn)稱為根節(jié)點(diǎn)，第二層稱為中間節(jié)點(diǎn)，最下面的子節(jié)點(diǎn)叫做葉子節(jié)點(diǎn)；根節(jié)點(diǎn)和中間節(jié)點(diǎn)具有相似結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)中第一層兩個(gè)數(shù)分別代表開(kāi)始時(shí)刻和開(kāi)始時(shí)刻的值，第二層兩個(gè)數(shù)分別代表結(jié)束時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻的值，第三層左邊的值表示節(jié)點(diǎn)的擬合誤差，右邊的值表示右邊相鄰的節(jié)點(diǎn)指針，Null表示空，表示當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的右邊沒(méi)有節(jié)點(diǎn)，第四層表示子節(jié)點(diǎn)的索引，第五層表示對(duì)應(yīng)子節(jié)點(diǎn)的指針，方便讀取子節(jié)點(diǎn)；葉子節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)只有三層，第一層兩個(gè)值分別對(duì)應(yīng)開(kāi)始時(shí)刻和開(kāi)始時(shí)刻的值，第二層兩個(gè)值分別對(duì)應(yīng)結(jié)束時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻的值，第三層左邊的值表示節(jié)點(diǎn)的擬合誤差，右邊的值用來(lái)表示右邊相鄰的節(jié)點(diǎn)指針，Null表示當(dāng)前節(jié)點(diǎn)右邊沒(méi)有節(jié)點(diǎn)；

步驟B：基于步驟A建立的時(shí)間序列樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)的上半部分讀入內(nèi)存，構(gòu)造查詢語(yǔ)句，初始化查詢結(jié)果數(shù)組和數(shù)據(jù)可視化時(shí)從查詢開(kāi)始到展現(xiàn)出來(lái)用戶可以接受的最大時(shí)間延遲以及查詢時(shí)深入查找一層所需要的時(shí)間；；

具體到本實(shí)例實(shí)施，將樹(shù)結(jié)構(gòu)的根節(jié)點(diǎn)和第二層中間節(jié)點(diǎn)讀入內(nèi)存中；同時(shí)構(gòu)建查詢語(yǔ)句q＝select*from dateset where time>1 and time<29and error<0.1，其中Q_s表示查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻,Q_s＝1，Q_e表示查詢范圍的結(jié)束時(shí)刻,Q_e＝29，Q_error表示查詢誤差,Q_error＝0.1，并且初始化查詢結(jié)果數(shù)組R為空，把數(shù)據(jù)可視化時(shí)從查詢開(kāi)始到展現(xiàn)出來(lái)用戶可以接受的最大時(shí)間延遲設(shè)置為L(zhǎng)＝0.01ms，查詢時(shí)深入查找一層所需要的時(shí)間c＝0.001ms；

步驟C：基于步驟B的查詢語(yǔ)句查找包含查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)保證查詢時(shí)延小于用戶要求的最大時(shí)延，返回包含查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)；

具體到本實(shí)例實(shí)施，在樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)上查找包含查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)，并返回，滿足條件的節(jié)點(diǎn)是第二層第一個(gè)節(jié)點(diǎn),記為下標(biāo)₂代表第2層，上標(biāo)¹代表第一個(gè)節(jié)點(diǎn)；將返回；

步驟D：根據(jù)包含查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)，將滿足查詢范圍要求的所有節(jié)點(diǎn)加入查詢結(jié)果數(shù)組中，并輸出查詢結(jié)果數(shù)組；

具體到本實(shí)例，將加入R中，賦值給R[0]，然后根據(jù)的右指針，讀取第二層中間節(jié)點(diǎn)的第二個(gè)節(jié)點(diǎn)，記為下標(biāo)₂代表第2層，上標(biāo)²代表第2個(gè)節(jié)點(diǎn)，將賦值給R[1]；

步驟E：將查詢結(jié)果數(shù)組中的數(shù)據(jù)展示出來(lái)；

具體到本實(shí)例實(shí)施，首先判斷判斷查詢結(jié)果數(shù)組R是否有變化，查詢結(jié)果數(shù)組R存在變化，同時(shí)查詢結(jié)果數(shù)組中第一個(gè)節(jié)點(diǎn)的開(kāi)始時(shí)刻和最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的結(jié)束時(shí)刻和查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻一致，所以把時(shí)間作為橫坐標(biāo)，把對(duì)應(yīng)的值作為縱坐標(biāo)，建立直角坐標(biāo)系，將查詢結(jié)果數(shù)組R中所有節(jié)點(diǎn)的開(kāi)始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻對(duì)應(yīng)的點(diǎn),用直線相連,可視化展現(xiàn)出來(lái)；

步驟F：依次遍歷查詢結(jié)果數(shù)組中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，判斷查詢結(jié)果數(shù)組中是否有不滿足查詢誤差要求需要細(xì)化查詢的節(jié)點(diǎn)，返回不滿足查詢誤差要求的節(jié)點(diǎn)和細(xì)化查詢的查詢語(yǔ)句；

具體到本實(shí)例實(shí)施，查詢結(jié)果數(shù)組R中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的擬合誤差都小于查詢誤差Q_error＝0.1,滿足查詢誤差要求，不需要細(xì)化查詢，至此完成了本方法；

至此，從步驟A到F，完成了基于本實(shí)施例應(yīng)用本發(fā)明提出的方法：一種自適應(yīng)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)查詢方法的自適應(yīng)數(shù)據(jù)查詢。

實(shí)施例2

本實(shí)例按照實(shí)施例1中所述參數(shù)，具體闡述了本發(fā)明步驟1.4中構(gòu)建樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)的算法及實(shí)施例1中的步驟A.4的執(zhí)行流程。

具體流程為：根據(jù)下一層節(jié)點(diǎn)，采用自下而上的方法，合并產(chǎn)生上一層節(jié)點(diǎn)，自下而上構(gòu)建根樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)。

具體到本實(shí)例實(shí)施中，由最底層節(jié)點(diǎn)，即葉子層節(jié)點(diǎn)合并產(chǎn)生中間層節(jié)點(diǎn)的流程如下：

步驟4)：利用步驟3)得到的數(shù)據(jù)摘要信息，構(gòu)建樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)；；

上一步驟傳來(lái)的數(shù)據(jù)為10時(shí)間序列片段的數(shù)據(jù)摘要信息，記為N_j，下標(biāo)_j表示對(duì)應(yīng)時(shí)間序列片段的順序，是從1到10的整數(shù)；

步驟4).1：順序讀取一個(gè)下一層節(jié)點(diǎn)到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，數(shù)據(jù)緩沖區(qū)用來(lái)暫時(shí)保存讀到的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，判斷節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)量，并進(jìn)行相應(yīng)操作：

4).1A：當(dāng)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)節(jié)點(diǎn)數(shù)量達(dá)到2*B即6個(gè)時(shí)，跳至步驟4).2；

4).1B：當(dāng)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)節(jié)點(diǎn)數(shù)量不足2*B即6個(gè)時(shí)，且讀取的節(jié)點(diǎn)不是最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，跳回步驟4).1；否則，若數(shù)據(jù)緩沖區(qū)節(jié)點(diǎn)數(shù)量不足2*B即6個(gè)時(shí)，且讀取的節(jié)點(diǎn)是最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)，跳轉(zhuǎn)至步驟4).5；

具體到本實(shí)例實(shí)施，數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，記為Date，不斷循環(huán)執(zhí)行步驟4).1，直到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中節(jié)點(diǎn)數(shù)量達(dá)到6個(gè)Date＝{N₁,N₂,N₃,N₄,N₅,N₆}時(shí)，執(zhí)行步驟4).2,其中N_l代表下一層中的節(jié)點(diǎn)，下標(biāo)_l表示下一層的第l個(gè)節(jié)點(diǎn)，l是大于0的整數(shù)；

步驟4).2：按照合并相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)為一個(gè)節(jié)點(diǎn),將合并產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)的擬合誤差作為合并代價(jià)的方式,計(jì)算數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中合并任意兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)的合并代價(jià)，采用自下而上的方式，選擇合并代價(jià)最小的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)合并產(chǎn)生一個(gè)合并節(jié)點(diǎn)；

具體到本實(shí)例實(shí)施，首先計(jì)算N₁和N₂的合并代價(jià)，N₁＝{1,9.41,4,10.43,0.01,39.67,100.87}和N₂＝{5,10.40,7,10.59,0.02,31.48,189.08}，其中節(jié)點(diǎn)N_l包含7個(gè)值，分別是節(jié)點(diǎn)的開(kāi)始時(shí)刻t_s、開(kāi)始時(shí)刻的值v_s、結(jié)束時(shí)刻t_e、結(jié)束時(shí)刻的值v_e、擬合誤差e、對(duì)應(yīng)時(shí)間序列片段各個(gè)時(shí)刻值的累加和M、對(duì)應(yīng)時(shí)間序列片段每一時(shí)刻和對(duì)應(yīng)的值乘積的累加和P；

由公式(12)可知由N₁和N₂合并產(chǎn)生的合并節(jié)點(diǎn)的擬合誤差e_a＝0.02，把這個(gè)擬合誤差記作合并N₁和N₂的代價(jià)，按照同樣的計(jì)算方式可以計(jì)算合并N₂和N₃的、N₃和N₄、N₄和N₅、N₅和N₆的代價(jià)分別為0.011、0.078、0.019、0.004；比較合并不同節(jié)點(diǎn)的誤差，發(fā)現(xiàn)合并N₅和N₆的代價(jià)最小，因此首先合并N₅和N₆，合并節(jié)點(diǎn)記為N₅₊₆，下標(biāo)₅₊₆表示合并節(jié)點(diǎn)是由N₅和N₆合并產(chǎn)生的；

步驟4).3：將步驟4).2中選擇出來(lái)的合并代價(jià)最小的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)用合并節(jié)點(diǎn)替換，判斷節(jié)點(diǎn)數(shù)量并進(jìn)行相應(yīng)的操作：

4).3A:當(dāng)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中節(jié)點(diǎn)的數(shù)量大于2時(shí)，跳轉(zhuǎn)回步驟4).2；

4).3B：當(dāng)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中只剩下2個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，將合并產(chǎn)生數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中第1個(gè)節(jié)點(diǎn)的下一層節(jié)點(diǎn)數(shù)量記為C₁，其中下標(biāo)₁代表數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中第一個(gè)節(jié)點(diǎn)；

具體到本實(shí)例實(shí)施，用N₅₊₆替換數(shù)據(jù)緩沖區(qū)Date中的N₅和N₆，然后跳轉(zhuǎn)回步驟4).2，不斷循環(huán)自下而上的合并，最終數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中剩下兩個(gè)時(shí)間序列段節(jié)點(diǎn)，第一節(jié)點(diǎn)由最初讀入的N₁，N₂,N₃合并形成，第二個(gè)節(jié)點(diǎn)由最初讀取到的N₄,N₅,N₆合并形成；

步驟4).4：保存數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)為上一層節(jié)點(diǎn)；然后，清空數(shù)據(jù)緩沖區(qū)；再將合并產(chǎn)生第2個(gè)節(jié)點(diǎn)的2*B-C₁個(gè)下一層節(jié)點(diǎn)讀入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，然后跳轉(zhuǎn)回步驟4).1；

具體到本實(shí)例實(shí)施，將N₁，N₂,N₃合并后的節(jié)點(diǎn)當(dāng)作中間層的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)保存，把緩沖區(qū)置空，把合并形成第二個(gè)節(jié)點(diǎn)的N₄,N₅,N₆讀入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，然后繼續(xù)按照步驟4).1讀取N₇,N₈,N₉，然后自下而上合并，最終由N₄,N₅,N₆，N₇合并產(chǎn)生了中間層的第二個(gè)節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中現(xiàn)在只剩下了N₈,N₉然后繼續(xù)步驟4).1讀取最后一個(gè)N₁₀，數(shù)據(jù)緩沖區(qū)不足6個(gè)，跳轉(zhuǎn)至步驟4).5；

步驟4).5:將數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中小于6個(gè)的節(jié)點(diǎn)合并成一個(gè)上一層節(jié)點(diǎn)

至此，緩沖區(qū)中只剩下N₈,N₉，N₁₀，將這三個(gè)節(jié)點(diǎn)合并產(chǎn)生中間層的第三個(gè)節(jié)點(diǎn)；由葉子層合并產(chǎn)生了中間層的三個(gè)節(jié)點(diǎn)；

步驟4).6:在上一層節(jié)點(diǎn)中添加指針和子節(jié)點(diǎn)的索引，指向?qū)?yīng)的子節(jié)點(diǎn)，同時(shí)在每一層節(jié)點(diǎn)上都添加右指針，指向右邊相鄰的節(jié)點(diǎn)。

按照同樣的流程將中間層作為下一層，合并產(chǎn)生根節(jié)點(diǎn)，最終生成的樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)如圖2，樹(shù)中分為三層，包括根節(jié)點(diǎn)，中間層和葉子層。

由本實(shí)例構(gòu)建的樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)可以看出，樹(shù)中節(jié)點(diǎn)自上而下的擬合誤差越來(lái)越小，可以實(shí)現(xiàn)按照不同的精度查詢，從多層次展現(xiàn)時(shí)間序列數(shù)據(jù)，很好支持增量式查詢。

由本實(shí)例構(gòu)建的樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)可以看出，樹(shù)中節(jié)點(diǎn)自上而下的擬合誤差越來(lái)越小，可以實(shí)現(xiàn)按照不同的精度查詢，從多層次展現(xiàn)時(shí)間序列數(shù)據(jù)，很好支持增量式查詢。

實(shí)施例3

本實(shí)例按照實(shí)施例1所述的參數(shù)及實(shí)施例2中所構(gòu)建的索引結(jié)構(gòu)，具體闡述執(zhí)行本發(fā)明中一種自適應(yīng)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)查詢算法中步驟2到步驟7增量式查詢過(guò)程。

具體到本實(shí)例實(shí)施，按照下面的流程：

步驟(2)：將基于步驟(1)建立的時(shí)間序列樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)的上半部分讀入內(nèi)存，構(gòu)造查詢語(yǔ)句，初始化查詢結(jié)果數(shù)組和數(shù)據(jù)可視化時(shí)從查詢開(kāi)始到展現(xiàn)出來(lái)用戶可以接受的最大時(shí)間延遲以及查詢時(shí)深入查找一層所需要的時(shí)間；

具體到本實(shí)例實(shí)施，索引結(jié)構(gòu)如圖2，有三層結(jié)構(gòu)，首先將樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)的根節(jié)點(diǎn)和第二層中間節(jié)點(diǎn)讀入內(nèi)存中；同時(shí)構(gòu)建查詢語(yǔ)句q＝select*from dateset where time>10and time<20and error<0.02其中Q_s＝10，Q_e＝20，Q_error＝0.02,并且初始化查詢結(jié)果數(shù)組R為空；把數(shù)據(jù)可視化時(shí)從查詢開(kāi)始到展現(xiàn)出來(lái)用戶可以接受的最大時(shí)間延遲設(shè)置為L(zhǎng)＝0.01ms；查詢時(shí)深入查找一層所需要的時(shí)間c＝0.005ms；

步驟(3)：基于步驟(2)的查詢語(yǔ)句查找包含查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)保證查詢時(shí)延小于用戶要求的最大時(shí)延，返回包含查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)；

具體到本實(shí)例實(shí)施，在樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)上查找包含查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)，并返回，把樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)記為下標(biāo)_r表示第r層，對(duì)應(yīng)樹(shù)中根節(jié)點(diǎn)為第1層，中間層為第2層，葉子節(jié)點(diǎn)為第3層；上標(biāo)^t表示節(jié)點(diǎn)在每一層中從左到右的順序，t是大于等于1的整數(shù)；按照步驟(3)的流程查找包含查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)，如下：

步驟(3).1：計(jì)算查詢時(shí)可以查找的最大深度；

具體到本實(shí)例實(shí)施，查詢時(shí)可以查找的最大深度h＝L/c＝0.01/0.005＝2；

步驟(3).2：讀取根節(jié)點(diǎn)，判斷根節(jié)點(diǎn)是否包含查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻，并根據(jù)判斷結(jié)果返回節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行相應(yīng)操作：

具體到本實(shí)例實(shí)施，根節(jié)點(diǎn)的時(shí)間范圍是1-40，包含查詢范圍10-20.則繼續(xù)步驟(3).3；

步驟(3).3：讀取步驟(3).2返回節(jié)點(diǎn)，記為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，并判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的擬合誤差是否滿足查詢誤差要求并進(jìn)行相應(yīng)操作，具體為：

(3).3.1：如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的擬合誤差小于等于查詢誤差Q_error，返回當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，然后繼續(xù)步驟(4)；

(3).3.2：如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的擬合誤差大于查詢誤差Q_error，繼續(xù)步驟(3).4；

其中，查詢誤差要求是指是節(jié)點(diǎn)的擬合誤差要小于等于查詢誤差Q_error；

具體到本實(shí)例實(shí)施，按照步驟(3).3.2要求，當(dāng)前節(jié)點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)的擬合誤差為0.35，比查詢誤差大，則繼續(xù)步驟(3).4；

步驟(3).4：計(jì)算目前的查詢深度；

查詢深度根據(jù)步驟(3).3中的節(jié)點(diǎn)在樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)上的位置計(jì)算，在最上層根節(jié)點(diǎn)時(shí)，代表查詢深度為1，自上而下每深入一層，查詢深度加1；

具體到本實(shí)例實(shí)施，節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)，查詢深度為1；

步驟(3).5：根據(jù)步驟(3).4計(jì)算的目前查詢深度判斷是否可以繼續(xù)深入查詢，具體為：

(3).5.1：如果目前的查詢深度小于h,則根據(jù)步驟(3).2中節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)索引，讀取包含查詢范圍開(kāi)始時(shí)刻的子節(jié)點(diǎn)作為根節(jié)點(diǎn)，跳至步驟(3).2；

(3).5.2：如果目前的查詢深度大于等于h，則返回步驟(3).2中的節(jié)點(diǎn)，然后跳至步驟(4)；

具體到本實(shí)例實(shí)施,目前查詢深度為1小于h＝2,可以繼續(xù)查找，根據(jù)孩子節(jié)點(diǎn)的索引，讀取的孩子節(jié)點(diǎn)把作為根節(jié)點(diǎn)繼續(xù)按照步驟(3).2查詢；步驟同上，經(jīng)過(guò)步驟(3).2和步驟(3).3的判斷，符合查詢要求，將返回；

步驟(4)：根據(jù)包含查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)，將滿足查詢范圍要求的所有節(jié)點(diǎn)加入查詢結(jié)果數(shù)組中，并輸出查詢結(jié)果數(shù)組，具體為：

步驟(4).1：讀取包含查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)，并更新當(dāng)前節(jié)點(diǎn)為此節(jié)點(diǎn)；

具體到本實(shí)例實(shí)施,將記為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)；

步驟(4).2：判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否滿足查詢范圍，把滿足查詢范圍要求的節(jié)點(diǎn)加入查詢結(jié)果數(shù)組中；

(4).2.1：如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的結(jié)束時(shí)間時(shí)刻，小于查詢范圍的結(jié)束時(shí)刻Q_e，將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)加入查詢結(jié)果數(shù)組R中，并讀取當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的右指針指向的節(jié)點(diǎn)作為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，然后繼續(xù)步驟(4).2；

(4).2.2：如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的結(jié)束時(shí)刻大于等于查詢范圍的結(jié)束時(shí)刻，將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)加入查詢結(jié)果數(shù)組R中，結(jié)束查詢，繼續(xù)執(zhí)行步驟(5)；

其中，滿足查詢范圍要求是指節(jié)點(diǎn)開(kāi)始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻之間覆蓋的時(shí)間范圍和查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻和查詢范圍的結(jié)束時(shí)刻之間覆蓋的時(shí)間范圍存在交集；

具體到本實(shí)例實(shí)施,節(jié)點(diǎn)的結(jié)束時(shí)刻小于查詢范圍的結(jié)束時(shí)刻20，因此把賦值給R[0]，根據(jù)R[0]的右指針，讀取第二層中間節(jié)點(diǎn)的第二個(gè)節(jié)點(diǎn)，記為作為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)繼續(xù)步驟(4).2，經(jīng)過(guò)步驟(4).2的判斷，的結(jié)束時(shí)間大于查詢結(jié)束時(shí)間20，因此將賦值給R[1]，繼續(xù)執(zhí)行步驟(5)；

步驟(5)：將查詢結(jié)果數(shù)組中的數(shù)據(jù)展示出來(lái)；

具體到本實(shí)例實(shí)施，按照下面的流程執(zhí)行：

步驟(5).1：判斷查詢結(jié)果數(shù)組R是否有更新，并根據(jù)判斷結(jié)果決定是否進(jìn)行可視化展現(xiàn)：

(5).1.1：若查詢結(jié)果數(shù)組R上存在更新，跳至步驟(5).2；

(5).1.2：若查詢結(jié)果數(shù)組R上不存在更新，跳至步驟(6)；

具體到本實(shí)例實(shí)施,R上存在更新,繼續(xù)步驟(5).2；

步驟(5).2：判斷查詢結(jié)果數(shù)組R中第一個(gè)節(jié)點(diǎn)R[0]的開(kāi)始時(shí)刻與查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻是否一致，更新不一致情況下查詢結(jié)果數(shù)組R中第一個(gè)節(jié)點(diǎn)的開(kāi)始時(shí)刻和開(kāi)始時(shí)刻的值；

(5).2.1:如果判斷結(jié)果一致，則跳至步驟(5).3；

(5).2.2:若判斷結(jié)果不一致，即R[0]節(jié)點(diǎn)開(kāi)始時(shí)刻小于查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻Q_s，則以R[0]節(jié)點(diǎn)開(kāi)始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻的值為橫坐標(biāo)，R[0]節(jié)點(diǎn)開(kāi)始時(shí)刻的值和結(jié)束時(shí)刻的值為縱坐標(biāo)，利用這兩點(diǎn)擬合為一條直線，再根據(jù)擬合后的直線求出查詢范圍開(kāi)始時(shí)刻對(duì)應(yīng)的值，用查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻和計(jì)算出查詢范圍開(kāi)始時(shí)刻的值替換R[0]節(jié)點(diǎn)的開(kāi)始時(shí)刻和開(kāi)始時(shí)刻的值，然后，繼續(xù)步驟(5).3；

在本實(shí)例實(shí)施中，R[0]從開(kāi)始時(shí)刻為1，而查詢開(kāi)始時(shí)刻為10，不一致，則以R[0]節(jié)點(diǎn)開(kāi)始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻的值為橫坐標(biāo)，R[0]節(jié)點(diǎn)開(kāi)始時(shí)刻的值和結(jié)束時(shí)刻的值為縱坐標(biāo)，利用這兩點(diǎn)擬合為一條直線，計(jì)算出直線的函數(shù)表達(dá)式,記為F_s(t),表示為公式(1)：

F_s(t)＝0.1777t+9.4723(1)

其中t表示時(shí)刻，是從1到14的整數(shù)。通過(guò)公式(1)可以得到開(kāi)始的時(shí)刻的值F_s(10)＝11.25,將10和11.25替換R[0]節(jié)點(diǎn)的開(kāi)始時(shí)刻和開(kāi)始時(shí)刻的值,然后繼續(xù)步驟(5).3；

步驟(5).3：判斷查詢結(jié)果數(shù)組中最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的結(jié)束時(shí)刻是否與查詢范圍的結(jié)束時(shí)刻是否一致，更新不一致情況下查詢結(jié)果數(shù)組R中最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的結(jié)束時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻的值；

(5).3.1：如果判斷結(jié)果一致，則跳至步驟(5).4；

(5).3.2：如果查詢結(jié)果數(shù)組中最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的結(jié)束時(shí)刻大于查詢的結(jié)束時(shí)刻Q_e，則以查詢結(jié)果數(shù)組中最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的開(kāi)始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻的值為橫坐標(biāo)，查詢結(jié)果數(shù)組中最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)開(kāi)始時(shí)刻的值和結(jié)束時(shí)刻的值為縱坐標(biāo)，利用這兩點(diǎn)擬合為一條直線，根據(jù)擬合后的直線求出查詢范圍的結(jié)束時(shí)刻對(duì)應(yīng)的值，用查詢范圍的結(jié)束時(shí)刻和計(jì)算出查詢范圍結(jié)束時(shí)刻的值替換查詢結(jié)果數(shù)組中最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的結(jié)束時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻的值，然后繼續(xù)步驟(5).4；

在本實(shí)例實(shí)施中，R[1]結(jié)束時(shí)刻為29，而查詢結(jié)束時(shí)刻為20，不一致，則需要按照R[1]的開(kāi)始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻的值為橫坐標(biāo)，查詢結(jié)果數(shù)組中最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)開(kāi)始時(shí)刻的值和結(jié)束時(shí)刻的值為縱坐標(biāo)，利用這兩點(diǎn)擬合為一條直線，計(jì)算出直線的函數(shù)表達(dá)式，記為F_e(t)，表示為公式(2)：

F_e(t)＝-0.047t+11.965(2)

其中t表示時(shí)刻，是從15到29的整數(shù)。通過(guò)公式(2)可以得到結(jié)束的時(shí)刻的值F_e(20)＝10.39，將20和10.39替換R[1]節(jié)點(diǎn)的開(kāi)始時(shí)刻和開(kāi)始時(shí)刻的值，然后，繼續(xù)步驟(5).4；

步驟(5).4：以時(shí)間作為橫坐標(biāo)，以對(duì)應(yīng)的值作為縱坐標(biāo)，建立直角坐標(biāo)系，將查詢結(jié)果數(shù)組R中所有節(jié)點(diǎn)的開(kāi)始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻對(duì)應(yīng)的點(diǎn),用直線相連,可視化展現(xiàn)出來(lái)；

在本實(shí)例實(shí)施中，可視化時(shí)以時(shí)間作為橫軸，對(duì)應(yīng)的值作為縱軸，建立坐標(biāo)系，將節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)用直線相連；查詢結(jié)果數(shù)組中目前對(duì)應(yīng)的4個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)分別是(10,11.25)、(14,11.96)、(15,11.26)、(20，10.39)，其中每個(gè)坐標(biāo)第一個(gè)值對(duì)應(yīng)橫軸，第二個(gè)值對(duì)應(yīng)縱軸；

步驟(6)：依次遍歷查詢結(jié)果數(shù)組中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，判斷查詢結(jié)果數(shù)組中是否有不滿足查詢誤差要求需要細(xì)化查詢的節(jié)點(diǎn)，返回不滿足查詢誤差要求的節(jié)點(diǎn)和細(xì)化查詢的查詢語(yǔ)句；

具體到本實(shí)例實(shí)施，按照下面的流程執(zhí)行：

步驟(6).1：順序讀取查詢結(jié)果數(shù)組R中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，判斷讀取到的節(jié)點(diǎn)擬合誤差和查詢誤差的關(guān)系，返回不滿足查詢誤差要求的節(jié)點(diǎn)和細(xì)化查詢的查詢語(yǔ)句；

(6).1.1：如果讀取到的節(jié)點(diǎn)的擬合誤差大于查詢誤差Q_error，則重新構(gòu)造查詢語(yǔ)句q，如果此次讀取到的節(jié)點(diǎn)的開(kāi)始時(shí)刻比查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻Q_s小，查詢語(yǔ)句q的查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻Q_s不變，否則q的查詢范圍的開(kāi)始時(shí)刻Q_s設(shè)置為此次讀取到的節(jié)點(diǎn)的開(kāi)始時(shí)刻；如果此次讀取到的節(jié)點(diǎn)的結(jié)束時(shí)刻比查詢語(yǔ)句q查詢范圍的結(jié)束時(shí)刻Q_e大，則q的查詢范圍的結(jié)束時(shí)刻Q_e不變，否則q的查詢范圍的結(jié)束時(shí)刻Q_e設(shè)置為此次讀取到的節(jié)點(diǎn)的結(jié)束時(shí)刻；查詢誤差Q_error保持不變；然后返回此次讀取到的節(jié)點(diǎn)和查詢語(yǔ)句q，跳轉(zhuǎn)至步驟(7)；

(6).1.2：如果讀取到的節(jié)點(diǎn)的擬合誤差小于等于查詢誤差Q_error，且不是最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)，繼續(xù)步驟(6).1；如果讀取到的節(jié)點(diǎn)的擬合誤差小于等于查詢誤差Q_error，且是最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)，跳轉(zhuǎn)到步驟(6).2；

具體到本實(shí)例實(shí)施，查詢結(jié)果數(shù)組R中第一個(gè)節(jié)點(diǎn)擬合誤差小于等于0.02，第二個(gè)節(jié)點(diǎn)R[1]擬合誤差為0.07大于0.02，所以遍歷到第二個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，重新構(gòu)造查詢語(yǔ)句q＝select*from dateset where time>15 and time<20 and error<0.02，將和q返回，繼續(xù)步驟(7)；

步驟(7)：根據(jù)步驟(6)中返回的節(jié)點(diǎn)和查詢語(yǔ)句，進(jìn)行細(xì)化查詢并更新查詢結(jié)果數(shù)組；

具體到本實(shí)例實(shí)施，按照下面的流程執(zhí)行：

步驟(7).1：在步驟(2)讀入內(nèi)存的樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)中，找到步驟(6)中返回的節(jié)點(diǎn)并根據(jù)找到節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)索引，讀取包含q中查詢范圍開(kāi)始時(shí)刻的子節(jié)點(diǎn)；

具體到本實(shí)例實(shí)施,根據(jù)的子節(jié)點(diǎn)索引查找包含查詢范圍開(kāi)始時(shí)刻的子節(jié)點(diǎn)是

步驟(7).2:判斷讀取到的子節(jié)點(diǎn)的擬合誤差是否滿足查詢誤差要求，并根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行如下操作：

(7).2.1:如果子節(jié)點(diǎn)的擬合誤差小于等于查詢語(yǔ)句q中查詢誤差Q_error，初始化一個(gè)結(jié)果緩沖區(qū)，暫時(shí)保存讀取到的子節(jié)點(diǎn)，按照子節(jié)點(diǎn)的右指針連續(xù)讀取查詢語(yǔ)句q查找范圍內(nèi)包含的所有節(jié)點(diǎn)，依次放入結(jié)果緩沖區(qū)中,然后跳轉(zhuǎn)至步驟(7).3；

(7).2.2:如果子節(jié)點(diǎn)的擬合誤差大于查詢語(yǔ)句q中查詢誤差Q_error，將當(dāng)前讀取到的子節(jié)點(diǎn)當(dāng)作步驟(6)返回的節(jié)點(diǎn)，跳轉(zhuǎn)至步驟(7).1；

具體到本實(shí)例實(shí)施,的擬合誤差小于等于0.02，因此初始化一個(gè)結(jié)果緩沖區(qū)，按照子節(jié)點(diǎn)的右指針連續(xù)讀取15到20范圍內(nèi)的和并保存到結(jié)果緩沖區(qū)；

步驟(7).3：將查詢結(jié)果數(shù)組R中步驟(6)返回的節(jié)點(diǎn)用結(jié)果緩沖區(qū)的節(jié)點(diǎn)替換，更新查詢結(jié)果數(shù)組R，然后跳轉(zhuǎn)到步驟(5)；

具體到本實(shí)例實(shí)施，將R中節(jié)點(diǎn)用和節(jié)點(diǎn)替換，然后跳轉(zhuǎn)至步驟(5)，按照步驟(5)再次執(zhí)行，此時(shí)查詢結(jié)果數(shù)組R對(duì)應(yīng)的可視化的6個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)分別是(10,11.25)、(14,11.96)、(15,11.58)、(18，10.87)、(19,11.06)、(20,10.99)，經(jīng)過(guò)步驟(6)判斷，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都滿足查詢誤差要求，結(jié)束查詢。

至此，從步驟(2)到(7)完成了本實(shí)例一種自適應(yīng)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)可視化查詢算法中增量式查詢過(guò)程。

由本實(shí)例實(shí)施的查詢可視化流程可以看出本發(fā)明可以確保在用戶要求的時(shí)間延遲前，返回一個(gè)可視化結(jié)果，保證了查詢的效率，而且在展現(xiàn)可視化結(jié)果時(shí)，采用了漸進(jìn)式不斷細(xì)化的方式，保證了展示結(jié)果的精度，同時(shí)與返回查詢時(shí)間范圍內(nèi)所有的原始數(shù)據(jù)相比，本方法只返回節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量小，尤其是在查詢時(shí)間范圍比較大的查詢時(shí)，效果更加明顯。

實(shí)施例4

將實(shí)施例1中的股票數(shù)據(jù)改成網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)，交通路口通過(guò)車(chē)輛數(shù)據(jù)等其他任意類型的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，本發(fā)明所提出的自適應(yīng)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)可視化方法仍然有效。

上述實(shí)施方式未述及的有關(guān)技術(shù)采用或借鑒已有的技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)。

以上所述為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，本發(fā)明不應(yīng)該局限于該實(shí)施例和附圖所公開(kāi)的內(nèi)容。凡是不脫離本發(fā)明所公開(kāi)的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。