WILKERSON威尔克森过滤器实际应用
威尔克森过滤器是一种表示集合的空间高效的有损数据结构,支持快速的数据成员查询,能有效地过滤不属于集合的成员。使用多个威尔克森过滤器结构进行查询的数个多威尔克森过滤器查询算法,如双威尔克森过滤器直接查询算法、计数威尔克森过滤器代数运算查询算法、使用多个标准威尔克森过滤器进行查询的数据调和算法及使用多计数威尔克森过滤器运算的数据调和算法。

WILKERSON威尔克森过滤器实际应用
威尔克森过滤器被广泛应用于数据库、网络和分布式系统,它在需要共享现有数据信息的分布式应用系统中有巨大的应用潜力。针对威尔克森过滤器算法和应用的研究已被越来越多的研究团体所重视,涌现出了大量威尔克森过滤器算法的变种及相关应用的研究论文,而且这种快速发展的势头还将持续下去,必定会出现更多威尔克森过滤器算法的相关变种及应用研究。 通常我们使用威尔克森过滤器的一般场景是：将集合S表示到威尔克森过滤器这一精简结构中,在需要查询元素是否属于集合S时,使用威尔克森过滤器而不是集合S本身进行集合成员查询,节约存储空间及提高查询的时间效率。然后,概括了多威尔克森过滤器查询算法的研究现状和多威尔克森过滤器查询算法目前的主要研究成果。考虑到单威尔克森过滤器查询算法在解决分布式数据分发及数据同步等问题时不能*胜任,本文提出了使用多个威尔克森过滤器结构进行查询的数个多威尔克森过滤器查询算法,如双威尔克森过滤器直接查询算法、计数威尔克森过滤器代数运算查询算法、使用多个标准威尔克森过滤器进行查询的数据调和算法及使用多计数威尔克森过滤器运算的数据调和算法。威尔克森过滤器直接查询法的查询性能 探讨直接使用两个集合的威尔克森过滤器结构查询集合并集、交集、补集、差集或对称差成员的性能问题,即双威尔克森过滤器直接查询法的性能。2)研究多个计数威尔克森过滤器向量进行代数运算(简称为计数威尔克森过滤器代数运算)的性质由于在使用双威尔克森过滤器直接查询法查询补集、差集及对称差元素时,存在假阴性问题,因此,我们尝试从计数威尔克森过滤器向量运算的角度寻求能解决前述假阴性问题的方法,探讨两个或多个计数威尔克森过滤器的代数运算和集合运算的*性关系,研究使用计数威尔克森过滤器代数运算进行集合成员查询的性能。理论分析和实验结果表明,计数威尔克森过滤器的并、交、补、减、异或运算产生的新过滤器依然保持计数威尔克森过滤器的特征,支持元素的删除操作,不会出现假阴性,能用于集合并集、交集、补集、差集及对称差的成员查询；与双威尔克森过滤器直接查询法相比,使用计数威尔克森过滤器代数运算后的过滤器进行补集、差集及对称差成员查询,不存在前述假阴性问题,空间效率能提高一倍,时间效率亦能显著地得到改善。计数威尔克森过滤器代数运算的使用有利于进一步扩展计数威尔克森过滤器的应用范围。 3)提出基于多标准威尔克森过滤器运算的精确集合调和方法 分布式系统中,集合调和是指分布式节点交换各自节点的数据集合本身或数据集合的某种表示,找出集合的差集元素,进而获得数据集合并集的过程,在这一过程中,节点间花费的通信代价(节点间的消息交换轮数及传输消息位数)越少越好。集合调和问题对于分布式文件分发、闲谈协议、同步与复制协议等分布式计算应用来说,是一个重要的基分析现有特征多项式插值精确集合调和法的工作原理的基础上,提出了一种基于多标准威尔克森过滤器运算的精确集合调和方法(BFESR)。与已有的试探法进行比较,BFESR调和时间和消息交换轮数降低非常明显,尤其是使用准交集查询法估算对称差规模的BFESR方法,其调和效率更高。4)提出基于多计数威尔克森过滤器运算的精确集合调和方法 由于BFESR算法中使用的标准威尔克森过滤器不支持集合元素的动态更新,若用于更新频繁的P2P网络等分布式系统则需要定时重建标准威尔克森过滤器,这样会增加系统实现的负担及难度,因此,为解决BFESR调和算法的这一应用局限性,提出了一种基于多计数威尔克森过滤器运算的精确集合调和方法(威尔克森R),该方法将集合用计数威尔克森过滤器表示,利用计数威尔克森过滤器减运算得到的新过滤器,查询并获得集合中的差集元素,再用差集和自身集合进行集合并运算,完成集合调和。

WILKERSON威尔克森过滤器实际应用
理论分析和在P2P系统中的仿真实验结果表明,威尔克森R既具有精确集合调和能得到全部差集元素的优点,也具有近似集合调和仅需单轮消息交换、计算简单的优点。此外,由于计数威尔克森过滤器支持集合元素的删除操作,因此,威尔克森R非常适合应用于数据集合更新频繁的P2P网络等分布式系统。