Collective Shortest Paths for Minimizing Congestion on Temporal Load-Aware Road Networks
图上的最短路径查询通常被认为是孤立的任务，其目标是为每个查询返回最短路径。然而，在实践中，这样的查询通常是系统的一部分（例如，道路网络），并且它们的执行动态地影响其它查询和网络参数，诸如边缘上的负载，这又影响最短路径。我们研究的问题，集体处理最短路径查询，其目标是优化集体目标，如最小化的总成本。我们定义了一个时间负载感知网络，动态跟踪预期的负载，同时满足理想的'先进先出'属性。我们开发了广泛使用的最短路径算法的时间负载感知扩展，以及一个可扩展的集体路由解决方案，旨在通过动态路径重新分配来减少系统范围内的拥塞。实验表明，我们对这个NP难问题的集体方法实现了各种性能指标的改进，例如，i）将平均旅行时间减少高达63%，ii）在查询中产生更公平的建议，以及iii）将负载分布在高达97%的城市道路网络容量上。所提出的方法是通用的，这使得它适用于其他并发查询处理任务，通过网络。
2021-10-19 cs.DB cs.DS
Fast Exact Shortest-Path Distance Queries on Large Networks by Pruned Landmark Labeling
我们提出了一个新的精确的方法，在大规模网络上的最短路径距离查询。我们的方法通过从每个顶点执行广度优先搜索来预先计算顶点的距离标签。乍一看似乎太明显和太低效，这里介绍的关键成分是在广度优先搜索期间进行修剪。虽然我们仍然可以回答任何一对顶点到标签的正确距离，但它令人惊讶地减少了标签的搜索空间和大小。此外，我们表明，我们可以执行32或64宽度优先搜索同时利用按位操作。我们的实验表明，这两种技术的结合是有效的，在各种大规模的现实世界的网络是强大的。特别是，我们的方法可以处理社交网络和网络图与数以亿计的边缘，这是两个数量级大于以前的精确方法的限制，与以前的方法的查询时间。
2013-04-17 cs.DB cs.DS
cuRPQ: A High-Performance GPU-Based Framework for Processing Regular and Conjunctive Regular Path Queries
Korea Advanced Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）
cuRPQ是一种基于GPU的高性能框架，通过创新算法和管理策略高效处理规则路径查询和联合规则路径查询，显著提升性能并避免内存错误。
2026-02-24 cs.DB
Jumping Evaluation of Nested Regular Path Queries
嵌套规则路径查询用于查询图数据库和RDF三元组存储。我们提出了一个新的算法，用于评估从一组起始节点在组合线性时间图上的嵌套规则路径查询。我们表明，这个复杂性的上限可以降低，使其依赖于查询的自上而下所需的子图的大小，我们引入的概念。对于实际中的许多查询，自上而下需要的子图比整个图要小得多。我们的算法是基于一种新的编译模式，从嵌套的常规路径查询，一元数据查询。它的复杂性上界来自自顶向下数据库评估的已知属性。作为一个应用程序，我们表明，我们的算法允许重新制定一个非常有效的基于自动机的算法Maneth和Nguyen提出的一个简单的变种，评估基于索引和跳转的数据树中的导航路径查询。此外，它克服了Maneth和Nguyen的一些局限性：它不限于树，适用于图;它不限于向前导航查询，但可以处理任何嵌套的规则路径查询，它可以有效地实现，而无需任何专用技术，通过使用任何有效的数据库评估器，如LogicBlox。
2022-08-05 cs.CC cs.DB cs.DS
Answering Constraint Path Queries over Graphs
University of Kaiserslautern-Landau（凯泽斯劳滕-兰道大学）；MPI-SWS（马克斯·普朗克软件系统研究所）
本文提出了一种在属性图上扩展常规路径查询的约束路径查询语言，并利用SMT求解器高效处理约束，通过实证验证展示了方法的可行性。
2025-12-01 cs.DB
Shared Execution of Path Queries on Road Networks
移动技术的进步和基于地图的应用的激增已经使得用户能够访问从信息查询到导航系统的范围的各种各样的服务。由于基于地图的应用程序在用户中的普及，服务提供商经常需要回答大量的并发查询。因此，在空间网络上有效地处理查询（即，道路网络）近年来已经成为一个重要的研究领域。在本文中，我们专注于路径查询，找到源和用户的目的地之间的最短路径。特别是，我们解决的问题，找到最短路径的大量同时在道路网络中的路径查询。传统的一次只考虑一个查询的系统由于计算和服务成本高而不适用于许多应用。这些系统不能保证在高负载条件下所需的响应时间。我们提出了一个有效的组为基础的方法，提供了一个实际的解决方案，降低成本。我们的方法的关键概念是组查询共享一个共同的旅行路径，然后计算组的最短路径。实验结果表明，我们的方法是在平均10倍的速度比传统的方法，在最坏的情况下，这是大多数用户可以接受的牺牲0.5%的准确性的回报。
2012-10-25 cs.DB
Distributed Processing of k Shortest Path Queries over Dynamic Road Networks
动态道路网络中k-最短路径的确定问题是许多基于位置服务的基础。道路网络是动态的，在这个意义上，在相应的图中的边的权重不断变化，随着时间的推移，代表不断变化的交通状况。很多时候，这样的服务必须处理大量的KSP查询在同一时间在大型道路网络，因此，迫切需要确定分布式解决方案，这个问题。然而，大多数现有的方法被设计为以顺序的方式（即，第（i+1）最短路径是基于第i最短路径生成的），这限制了它们在分布式设置中的可伸缩性和适用性。因此，我们提出KSP-DG，一个分布式算法，用于确定动态图中的k-最短路径。它基于将整个图划分为更小的子图，并将确定KSP的问题减少到相关子图中的部分KSP的计算，其可以在服务器集群上并行执行。提出了一种称为DTLP的分布式两级索引，以便于有效地识别相关子图。DTLP的一个显著特点是它索引了一组对变化的交通状况不敏感的虚通路，从而在动态道路网络中实现非常低的维护成本。这是第一次处理的问题，处理KSP查询动态道路网络。在真实道路网络上进行的大量实验证实了我们的建议优于基线方法。
2022-05-13 cs.DB cs.DS
Batch Hop-Constrained s-t Simple Path Query Processing in Large Graphs
本文研究大型图中批处理跳数约束的s-t简单路径查询的高效处理，提出基于HC-s路径查询的两阶段检测与共享计算枚举算法，显著提升了十亿级图上多查询并发处理的效率与可扩展性。
2024-01-09 cs.DB
BitPath -- Label Order Constrained Reachability Queries over Large Graphs
在本文中，我们专注于边标记图（如RDF）上的以下约束可达性问题-“给定源节点x，目的节点y和一系列边标签（a，b，c，d），是否存在两个节点之间的路径，使得路径上的边标签满足正则表达式“*a.*”。b.* c.* d.* ".“a”前的“*”允许任何其他边标签出现在边“a”之前的路径上。“a.*“强制至少一个带有标签“a”的边。".*“a”之后的“b”允许在“a”之后和“b”之前有零个或多个边缘标签。我们的查询处理算法使用简单的分治和贪婪修剪过程来限制搜索空间。然而，我们的图索引技术-基于“压缩位向量”-允许索引大型图，否则将是不可行的。我们已经在具有超过2200万条边和600万个节点的图上评估了我们的方法-与当代路径查询工作中使用的数据集相比要大得多。
2012-03-13 cs.DB cs.DS
Conjunctive Regular Path Queries with String Variables
我们引入类CXRPQ的合取xregex路径查询，这是从合取正则路径查询（CRPQs）通过添加字符串变量（也称为反向引用），发现在实际实现的正则表达式。CXRPQ可以被认为是用户友好的，因为它们结合了两个在实践中已经很好建立的概念：基于模式的图查询和带反向引用的正则表达式。由于字符串变量，CXRPQ可以表达路径间的依赖性，这是CRPQ无法表达的。CXRPQ的评估复杂度，如果不进一步限制，是PSPACE-硬的数据复杂度。我们确定了三个自然片段更可接受的评估复杂性：他们的数据复杂性是在NL，而他们的组合复杂性之间的EXPSPACE，PSPACE和NP。在表达能力方面，我们比较CXRPQ片段与CRPQ和工会的CRPQ，并与扩展的合取正则路径查询（ECRPQ）和工会的ECRPQ。
2019-12-19 cs.DB cs.FL
Extending SPARQL to Support Entity Grouping and Path Queries
在大型图中有效地找到给定查询的相关子图和路径的能力在包括科学数据分析、社交网络和商业智能的许多应用中是重要的。目前，有很少的支持，没有有效的方法来表达和执行这样的查询。本文提出了一个数据模型和一个查询语言来解决这个问题。贡献包括支持以下的构造和选择：（i）文件夹节点，表示一组相关实体，以及（ii）路径节点，表示一组路径，其中路径是图中两个或更多个实体的传递关系。路径和路径可以被存储并用于将来的查询。我们介绍FPSPARQL，这是一个扩展的SPARQL支持文件夹和路径节点。我们已经实现了一个查询引擎，支持FPSPARQL和评估结果表明，它的可行性和查询大型图数据集的效率。
2012-11-21 cs.DB
Context-Free Path Queries on RDF Graphs
导航图查询是一类重要的查询，它可以提取输入图节点上的隐式二元关系。RDF社区中使用的大多数导航查询语言，例如W3C SPARQL 1.1中的属性路径和nSPARQL中的嵌套正则表达式，都是基于正则表达式的。众所周知，正则表达式具有有限的表达能力;例如，一些自然查询，如同代查询，不能用正则表达式表达。为了克服这一局限性，在本文中，我们提出了cfSPARQL，SPARQL查询语言配备了上下文无关文法的扩展。cfSPARQL语言严格来说比属性路径和嵌套表达式更具表达性。额外的表达能力可以用于建模图相似性，图摘要和本体对齐。尽管增加的表达，我们表明，cfSPARQL仍然享有低计算复杂性，可以有效地进行评估。
2016-10-07 cs.DB
PathDB: A system for evaluating regular path queries
Universidad de Talca（塔尔卡大学）；Millennium Institute for Foundational Research on Data (IMFD)（数据基础研究千年研究所 (IMFD)）；Universidad de Chile（智利大学）；National Center for Artificial Intelligence Research (CENIA)（国家人工智能研究中心 (CENIA)）
提出基于封闭路径代数的代数查询引擎PathDB，支持多种路径语义的RPQ，采用操作符逐次执行方式，实验表明比自动机引导的遍历方法快一个数量级以上。
2026-06-23 cs.DB
Processing Regular Path Queries on Arbitrarily Distributed Data
正则路径查询（RPQ）是一种图查询，其中答案是由匹配正则表达式的一系列边连接的节点对。我们研究的技术来处理这种查询的分布式数据图。虽然许多技术假设每个数据元素（节点或边）的位置是已知的，但当分布式系统的组件是自治的时，数据将被任意分布。由于不同的查询处理策略在最坏的情况下是等价的成本，我们隔离查询相关的成本因素，并提出了一种方法来选择策略，使用新的查询成本估计技术。我们评估我们的技术使用有意义的查询生物医学数据。
2015-10-14 cs.DB cs.DC
Language-aware Indexing for Conjunctive Path Queries
合取路径查询（CPQ）是复杂图分析中最常用的查询之一。然而，当前的图索引并不适合于完全支持查询语言表达CPQ的能力。因此，当前的方法在\cpq{}评估期间没有利用显著的修剪机会，导致查询处理性能差。我们提出了CPQ感知的路径索引CPQx，第一个路径索引定制的表达CPQ。CPQx建立在基于路径互模拟的结构概念的图中的路径的源-目标顶点对的集合的划分上。路径互模拟是路径上的等价关系，使得由该关系导出的每个划分块由图中相对于CPQ不可区分的路径组成。这种语言感知的图分区可以显著降低查询评估的成本。我们提出的方法，以支持完整的索引生存周期：索引的建设，维护和查询处理与我们的索引。我们还开发了兴趣感知的CPQx，以减少索引大小和索引构建开销，同时加快查询评估的兴趣。我们通过对14个真实图的广泛实验证明，我们的方法比最先进的方法加速查询处理多达多个数量级，索引大小更小。我们完整的C++代码库是开源的，可供进一步研究。
2021-12-27 cs.DB
Shortest Path and Distance Queries on Road Networks: Towards Bridging Theory and Practice
给定道路网络中的两个位置$s$和$t$，距离查询返回从$s$到$t$的最小网络距离，而最短路径查询计算达到最小距离的实际路线。这两种类型的查询在实践中找到了重要的应用，并且在过去的几十年中已经提出了大量的解决方案。现有的解决方案，但是，优化的实际或渐近性能，但不是两者兼而有之。特别是，具有增强的实际效率的技术大多是基于经验的，并且它们在空间和时间方面提供了没有吸引力的最坏情况保证。另一方面，最坏情况下有效的方法通常需要禁止预处理或空间开销，这使得它们不适用于现代地图应用中常用的大型道路网络（具有数百万个节点）。本文提出了{ \em动脉层次（AH）}，一个索引结构，缩小了理论和实践之间的差距，回答最短路径和距离查询的道路网络。在理论方面，我们证明了，在一个现实的假设下，AH在$\tilde{O}(\log \r)$时间内回答任何距离查询，其中$\r = d_{max}/d_{min}$，和$d_{max}$（分别为\ $d_{min}$）是最大的（分别为\最小）道路网络中任意两个节点之间的$L_\infty$距离。此外，任何最短路径查询可以回答在$\tilde{O}(k + \log \r)$时间，其中$k$是最短路径上的节点数。在实践方面，我们实验评估AH在一个大的真实的道路网络与多达两千万个节点，我们证明，（i）AH优于最先进的查询时间方面，和（ii）它的空间和预计算开销是适度的…
2013-04-24 cs.DB cs.DS
Fast Answering Pattern-Constrained Reachability Queries with Two-Dimensional Reachability Index
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）
针对复杂边标记有向图提出模式约束的可达性查询（PCR），并构建二维可达性（TDR）索引以高效修剪搜索空间，在16个数据集上优于现有技术。
2025-11-02 cs.DB cs.DS
Can One Escape Red Chains? Regular Path Queries Determinacy is Undecidable
对于给定的一组查询（它们是某种查询语言中的表达式）$\mathcal{Q}=\{Q_1$、$Q_2, \ldots Q_k\}$和另一个查询$Q_0$，我们说$\mathcal{Q}$确定$Q_0$，如果--非正式地说--对于每个数据库$\mathbb D$，视图$\mathcal{Q}({\mathbb D})$中包含的信息足以计算$Q_0({\mathbb D})$。查询确定性问题（Query Determinacy Problem）是对给定的$\mathcal{Q}$和$Q_0$，判定$\mathcal{Q}$是否确定$Q_0$的问题。在数据库理论中，针对不同的查询语言，研究了这个问题的许多版本。本文解决了[CGLV 02]中的一个问题，证明了图数据库的典范查询语言--正则路径查询的查询确定性问题是不可判定的。
2018-02-05 cs.DB
Efficient Processing of Reachability and Time-Based Path Queries in a Temporal Graph
时间图是其中顶点在特定时间彼此通信的图，例如，$A$在上午11点呼叫$B$，并通话7分钟，这是由从$A$到$B$的边建模的，起始时间为“上午11点”。“和持续时间“7分钟”。时态图可以用来建模许多网络与时间相关的活动，但有效的算法来分析时态图是严重不足。我们研究的基本问题，如回答可达性和基于时间的路径查询的时间图，并提出了一个高效的索引技术，专门设计用于处理这些查询的时间图。我们的实验结果表明，我们的方法是有效的和可扩展的索引建设和查询处理。
2016-01-25 cs.DB
Containment of Simple Regular Path Queries
Univ. Bordeaux（波尔多大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Bordeaux INP（波尔多国立理工学院）；LaBRI（波尔多大学计算机科学研究所）；IIT Bombay（印度理工学院孟买分校）；University of Bayreuth（拜罗伊特大学）
测试查询的包含性是知识表示中的一项基本推理任务。我们在这里研究合取正则路径查询（CRPQs），广泛用于本体和图形数据库查询的导航查询语言的包含问题。虽然我们知道CRPQ的包容性一般是expspace完全的，但我们在这里关注的是严格限制的片段，根据最近的几项研究，这些片段在实践中具有高度相关性。我们获得了一个详细的概述的复杂性的包容问题，这取决于在正则表达式中使用的查询，NP，pitwo，pspace或expspace的完整性结果的功能。
2020-03-09 cs.AI cs.DB
Path discovery by Querying the federation of Relational Database and RDF Graph
用于检测路径的查询的类别是重要的，因为它们可以提取输入图的节点上的隐式二元关系。RDF社区使用的大多数路径查询语言，如W3C SPARQL 1.1中的属性路径和nSPARQL中的嵌套正则表达式都是基于正则表达式的。联合查询允许将图模式和关系数据库组合在一起，从而能够在单个查询中对多个异构数据资源进行评估。W3C SPARQL 1.1中的联邦查询目前在不同的SPARQL端点上进行评估。本文提出了一种联邦路径查询语言，作为常规路径查询语言的扩展，以支持RDF图与关系数据库的集成。联邦路径查询语言绝对比嵌套正则表达式和无否定属性路径更具表达力。其额外的表达能力可以用于捕获嵌套的正则路径查询的合取和联合。尽管表达能力的增加，我们也表明，联邦路径查询仍然享有低计算复杂性，可以有效地进行评估。
2016-10-25 cs.DB
Datalog Rewritings of Regular Path Queries using Views
我们考虑使用图数据库上的视图进行查询应答，即数据库结构为边标记图。我们主要考虑由正则路径搜索（RPQ）指定的视图和查询。这些查询选择图数据库中的节点对，这些节点通过一条路径连接，该路径的边标签序列属于某种正则语言。我们说一个视图V决定一个查询Q，如果对于所有的图数据库D，视图图像V（D）总是包含足够的信息来回答D上的Q。换句话说，存在从V（D）到Q（D）的定义良好的函数。我们的主要结果表明，当这个函数是单调的，有一个重写的Q作为一个数据库查询的视图实例V（D）。特别地，重写查询可以在大小为V（D）的时间多项式中被评估。此外，这意味着RPQ查询是否可以使用RPQ视图在Datatron中重写是可判定的。
2015-12-20 cs.DB
Query-by-Sketch: Scaling Shortest Path Graph Queries on Very Large Networks
计算最短路径是图形数据处理中的一项基本操作。在许多现实世界的应用中，发现两个顶点之间的最短路径使我们能够充分利用底层结构来理解顶点在图中是如何相关的，例如社交网络中个体之间的社交联系的强度。在本文中，我们研究的最短路径图问题，旨在有效地计算一个最短路径图，其中包含复杂网络上任意一对顶点之间的所有最短路径。我们的目标是设计一个精确的解决方案，可以扩展到具有数百万或数十亿个顶点和边的图。为了实现高可扩展性，我们提出了一种新的方法，按草图查询（QbS），它有效地利用了离线标签（即，预先计算的标签）来引导在线搜索通过快速的草图绘制过程，该草图绘制过程在回答最短路径图查询时总结了最短路径的重要结构方面。从理论上证明了该方法的正确性，并分析了其计算复杂性。为了实证验证QbS的效率，我们在12个真实世界的数据集上进行了实验，其中最大的数据集有17亿个顶点和78亿条边。实验结果表明，QbS可以回答最短路径图查询在微秒的百万规模的图和不到半秒的十亿规模的图。
2021-04-20 cs.DB
The Complexity of the Shapley Value for Regular Path Queries
路径查询基于由连接顶点的路径形成的字从标记图中提取顶点元组。我们研究的计算复杂性测量的贡献的边和顶点的回答的路径查询，集中在类合取规则的路径查询。为了衡量这种贡献，我们采用了合作博弈理论中传统的Shapley值。这个值最近在关系数据库查询的上下文中被提出和研究，并在许多其他领域中使用。我们首先研究了边缘的贡献，并表明，确切的Shapley值几乎总是很难计算。具体来说，只要至少一个（非冗余）合取词允许长度为3或更长的单词，就很难计算边的贡献。在常规路径查询的情况下（即，没有合取），如果查询只有长度最多为两个的单词，则问题是易处理的;因此，该属性完全表征了问题的易处理性。另一方面，如果我们允许一个近似误差，那么它是直接获得一个有效的计划（FPRAS）的加法近似。然而，乘法近似更难获得。我们建立，在合取正则路径查询的情况下，可以在多项式时间内计算的Shapley值的乘法近似的边缘，当且仅当所有的查询原子是有限的语言（假设非冗余和传统的复杂性限制）。我们还研究了类似的情况下，我们希望确定一个顶点的贡献，而不是一个边缘，并建立类似性质的复杂性结果。
2022-12-15 cs.DB
Accelerating Regular Path Queries over Graph Database with Processing-in-Memory
针对图数据库RPQ的内存墙瓶颈，提出基于PIM的Moctopus系统，采用PIM友好动态分区算法并行处理路径匹配，支持高效批量查询与更新，性能优于传统图数据库。
2024-03-15 cs.DB
General Space-Time Tradeoffs via Relational Queries
本文利用关系代数和连接查询框架统一研究布尔合取查询的时空权衡，提出通用算法恢复并改进多个问题的权衡，否定两个已有下界猜想，并证明星形与路径查询的新条件时空下界。
2023-08-13 cs.DB cs.DS
Temporal Regular Path Queries
在过去的十年中，在图查询语言的语法标准化以及理解其语义和评估复杂性方面取得了实质性进展。在本文中，我们考虑时间属性图（TPG），并提出时间定期路径查询（TRPQ），将时间TPG导航。从设计原则开始，我们提出了一个自然的语法扩展的流行的图查询语言的MATCH子句。然后，我们正式提出的语义的TRPQ，并研究其评估的复杂性。我们表明，TRPQ可以在多项式时间进行评估，如果TPG的时间戳与时间点，并确定片段的TRPQ语言，承认有效的评价更简洁的间隔注释表示。最后，我们实现了一个片段的语言在一个国家的最先进的Escallow框架，并通过实验证明，TRPQ可以有效地进行评估。
2022-03-09 cs.DB
Shortest Path and Distance Queries on Road Networks: An Experimental Evaluation
计算道路网络中两个给定位置之间的最短路径是一个重要的问题，在各种地图服务和商业导航产品中找到应用。目前解决这一问题的方法主要分为两类：基于空间相干性的方法和基于顶点重要性的方法。然而，这两类技术并没有在相同的实验框架下进行系统的比较，因为它们是从两条独立的研究路线发展起来的，彼此并不相关。这使得从业人员难以决定对于特定应用应采用哪种技术。此外，现有技术的实验评价，如在以前的工作中，在几个方面不足。一些方法只在最多10万个顶点的小型道路网络上进行了测试;一些方法使用距离查询（而不是最短路径查询）进行了评估，即只要求最短路径长度的查询;基于错误的实现检查了最先进的技术，导致不正确的查询结果。为了解决上述问题，本文提出了一个全面的比较最先进的空间相干性为基础的和顶点的重要性为基础的方法。使用各种真实的道路网络，多达2000万个顶点，我们评估了每种技术的预处理时间，空间消耗和查询效率（最短路径和距离查询）。我们的实验结果揭示了不同技术的特点，并在此基础上为各种场景选择合适的方法提供了指导。
2012-01-31 cs.DB
Answering Regular Path Queries on Workflow Provenance
本文提出了一种新的方法，有效地评估经常路径查询的起源图的工作流，可能包括递归。该方法假设工作流G的执行g使用现有技术被标记有查询不可知的可达性标签。在查询时，给定g，G和规则路径查询R，该方法将R分解成子查询R1，.，Rk对G是安全的。对于每个安全子查询Ri，G被重写，使得使用g中的节点的可达性标签，可以在恒定时间内判定两个节点之间是否存在与Ri匹配的路径。然后，每个安全子查询的结果被组合，可能有一些小的不安全余数，以产生R的答案。该方法的结果在一个算法，显着减少了现有技术的子查询k的数量，通过增加它们的大小和复杂性，并评估每个子查询的时间限制其输入和输出大小。实验结果证明了这种方法的好处。
2014-08-05 cs.DB
Dynamic Graph Queries
图数据库在许多应用中-语义网，交通或生物网络等-不仅很大，而且经常修改。在这种动态环境中评估图查询是一项具有挑战性的任务，因为这些查询通常结合了一阶和导航功能。基于最近的动态可达性研究成果，我们在描述复杂性框架下研究了传统图查询语言的动态评价问题。我们的重点是维护定期的路径查询，其扩展，一阶公式。特别是，我们感兴趣的路径查询定义的非正则语言和扩展的合取正则路径查询（允许比较标签的路径的基础上的字关系）。进一步，我们研究了图中保持距离和乘积图中可达性的密切相关问题。在这个初步的研究中，我们得到的上限限制设置，如无向和无环图，或根据插入只有这些问题，和负面的结果，关于量化器的自由更新公式。此外，我们指出了进一步研究的有趣方向。
2015-12-17 cs.DB cs.LO
PathFinder: A unified approach for handling paths in graph query languages
Pontificia Universidad Católica de Chile（智利天主教 Pontificia 大学）；Millennium Institute for Foundational Research on Data (IMFD)（数据基础研究千年研究所（IMFD））
研究如何统一处理图查询语言中的路径查询，核心方法是利用紧凑路径表示并结合流水线执行，支持常用路径模式，主要贡献是性能比许多现代图引擎好一个数量级且行为稳定。
2026-07-15 cs.DB
An index for regular expression queries: Design and implementation
Like正则表达式谓词至少从1989年起就成为SQL标准的一部分。然而，尽管它的流行和广泛的使用，数据库供应商只提供有限的索引支持正则表达式查询，几乎总是需要一个完整的表扫描。在本文中，我们提出了一个严格的和强大的方法，为正则表达式查询提供索引支持。我们的方法包括制定索引问题作为一个组合优化问题。我们从一个数据库开始，它被抽象为字符串的集合。从这个数据集，我们生成一个查询工作负载。优化问题的输入是数据库和工作负载。输出是一组多重字符（子字符串），可以用作满足查询工作负载的记录的键。然后可以将multigram与数据结构（如B+树）集成，为查询提供索引支持。我们提供了一个确定性和随机近似算法（可证明的保证）来解决优化问题。在合成数据集上的大量实验表明，该方法是准确和有效的。我们还提出了一个案例研究的PROSITE模式-这是复杂的正则表达式签名类蛋白质。同样，我们能够证明我们的索引方法在准确性和效率方面的实用性。因此，也许是第一次，有一个强大的和实用的索引机制，为一类重要的数据库查询。
2011-08-15 cs.DB cs.IR
Modular Path Queries with Arithmetic
提出一种新的图数据库查询方法，平衡表达力、清晰度和复杂度，可表达最短或最有价值路径属性，引入标签生成本体，查询可在非确定性对数空间内回答。
2021-09-17 cs.DB cs.LO
A Trichotomy for Regular Simple Path Queries on Graphs
常规路径查询（RPQ）选择图中由某个路径连接的节点。这样一条路径的边标签必须形成一个匹配给定正则表达式的单词。我们调查的评估RPQ的额外的约束，防止多次遍历相同的节点。这些规则的简单路径查询（RSPQ）在实践中有几个应用，但它们很快就变得难以处理，即使是对于基本语言，如（aa）* 或a*ba*。本文根据正则简单路径查询问题的复杂性对正则语言进行了一个综合分类。更确切地说，我们确定的片段是最大的在以下意义上：定期简单路径查询可以在多项式时间内评估属于这个片段的每一个正则语言L和评估是NP-完全的语言以外的这个片段。因此，我们充分刻画了RSPQs的易处理性和难处理性之间的边界，我们改进了我们的结果，以显示以下剖分：RSPQs的评估在数据复杂度上是AC 0，NL-完全或NP-完全的，这取决于正则语言L。确定的片段也承认在正则表达式方面的简单表征。最后，我们还讨论了以下决策问题的复杂性：决定，给定一个语言L，是否找到一个正规的简单路径L是听话的。我们考虑了L的几种不同的表示：DFA，NFA或正则表达式，并证明了这个问题是NL-完全的第一个表示和PSPACE-完全的其他两个。作为结论，我们将我们的结果从边标号图推广到点标号图和点边标号图。
2012-12-31 cs.DB cs.DM
Boundedness for Unions of Conjunctive Regular Path Queries over Simple Regular Expressions
本文研究了使用简单正则表达式的合取正则路径查询并集（UCRPQs）的有界性问题，证明了其复杂度为$Π^P_2$完全，并可在多项式时间内生成等效的有界查询或最大有界查询。
2024-07-30 cs.DB
Output-Sensitive Evaluation of Regular Path Queries
本文提出OSPG算法，一种输出敏感的正则路径查询评估方法，通过优化积图广度优先搜索，将数据复杂度从O(|V|·|E|)降至O(|E|^{3/2}+min(OUT·√|E|,|V|·|E|))，在输出稀疏时显著提升效率。
2025-03-30 cs.DB
Indexing Techniques for Graph Reachability Queries
本文综述了四十年间的33种图可达性索引技术，涵盖简单图与边标记图两类模型，系统分类并探讨了各类方法的挑战、解决方案及未来集成于现代图数据库管理系统的研究方向。
2025-06-28 cs.DB
Scheduling Refresh Queries for Keeping Results from a SPARQL Endpoint Up-to-Date (Extended Version)
许多数据集会随着时间的推移而变化。因此，缓存并重复使用从SPARQL端点获得的查询结果的长时间运行的应用程序可能会定期重新提交查询，以确保结果的最新性。虽然如果这种定期刷新查询的数量是可管理的，则这种方法可能是可行的，但是随着越来越多的应用程序采用这种方法，SPARQL端点可能会因这种刷新查询而过载。一种更具可伸缩性的方法是使用一个中间件组件，应用程序在该组件上注册其查询，并在结果发生变化时获得更新的查询结果的通知。然后，该中间件可以调度刷新查询的重复执行，而不会使端点过载。在本文中，我们研究了大量的注册查询的调度刷新查询的问题，通过假设一个过载避免上限的长度可用于测试刷新查询的常规时隙。我们调查了各种调度策略，并比较他们的实验中所需的时隙之前，他们认识到的变化和数量的变化，他们错过了。
2016-08-29 cs.DB
Enumeration Problems for Regular Path Queries
正则路径查询的评价是图数据库中的一个核心问题。我们研究了相应的枚举问题，即给定一个图和一个RPQ，枚举图中所有与RPQ匹配的路。我们考虑这个问题的几个版本，对应于不同的语义RPQ，最近被认为是：任意路径，最短路径，简单的路径，和线索。尽管任意路径和最短路径可以用多项式延迟来枚举，但对于简单路径和踪迹，情况要复杂得多。例如，如果一个给定的图包含一个简单的路径或一定长度的线索的问题已经有高度非平凡的解决方案和长期存在的开放问题的情况下。在这种情况下，我们研究RPQ评估从参数化的复杂性的角度来看。我们定义了一类简单的传递表达式，这是突出的，在实践中，我们可以证明两个二分法的结果：一个简单的路径和一个路径的痕迹。我们观察到，即使简单的路径语义和线索语义是棘手的RPQ在一般情况下，他们是可行的绝大多数种类的RPQ，用户在实践中使用。这项研究的核心是对图中找到不相交路径的参数化复杂性的独立兴趣的结果：如果由两条路径之一的长度参数化，则两条不相交路径问题是W[1]-困难的。
2017-10-06 cs.DB cs.FL
Answering SPARQL queries modulo RDF Schema with paths
SPARQL是RDF图的标准查询语言。在其严格的实例化中，它只提供根据RDF语义的查询，因此会忽略相对于（RDF）模式或（OWL）本体表达的数据的语义。已经提出了对SPARQL的几个扩展来查询RDF数据模RDFS，即，用RDFS语义解释查询和/或考虑外部本体。我们介绍了一个通用的框架，它允许表示查询回答模一个特定的语义在一个同质的方式。在本文中，我们讨论了扩展SPARQL，使用正则表达式来导航RDF图，并可用于回答查询考虑RDFS语义。我们也认为他们的嵌入作为SPARQL的扩展。这些SPARQL扩展解释建议的框架内，他们的缺点。特别是，我们表明，PSPARQL查询语言，一个严格的扩展SPARQL提供传递闭包，允许回答SPARQL查询模RDFS图与SPARQL通过一个简单的转换查询相同的复杂性。我们也考虑语言，除了路径，提供约束。特别是，我们提出并比较nSPARQL和我们的建议CPSPARQL。我们表明，CPSPARQL是足够的表达，以回答完整的SPARQL查询模RDFS。最后，我们比较了nSPARQL和相应的CPSPARQL片段的表达能力和复杂性，我们称之为cpSPARQL。我们表明，这两种语言具有相同的复杂性，通过cpSPARQL，作为一个适当的扩展SPARQL图形模式，是更有表现力比nSPARQL。
2013-11-15 cs.DB
Boundedness of Conjunctive Regular Path Queries
本文研究了带逆的合取正则路径查询的有界性问题。这是给定UC2RPQ的问题，检查它是否等价于合取查询的联合（UCQ）。我们发现这个问题是ExpSpace完全的，因此与UC2RPQ的复杂性相吻合。作为一个推论，当UC2RPQ是有界的，它相当于一个UCQ的最多三倍指数的大小，事实上，我们表明，这个界是最优的。我们还研究了表现较好的一类UC 2 RPQ，即有界厚度的无圈UC 2 RPQ和强连通UC 2 RPQ，它们的有界性问题分别是P空间完备和$Π^p_2$完备的.大多数上界利用距离自动机的有限性的结果，特别是扩展模型的交替和双向性，这可能是独立的兴趣。
2019-04-01 cs.DB cs.DM cs.FL
Acyclic Conjunctive Regular Path Queries are no Harder than Corresponding Conjunctive Queries
RelationalAI（关系人工智能）；University of Zurich（苏黎世大学）；OTH Regensburg（雷根斯堡应用科技大学）；University of Washington（华盛顿大学）
本文提出了一种输出敏感算法，用于评估无环联合正则路径查询（CRPQ），其复杂度与输入大小、输出大小及查询的'free-connex分数超树宽度'有关。该算法改进了现有无环CRPQ的输出敏感算法，并表明无环CRPQ的复杂度与相应联合查询（CQ）相同。
2026-03-14 cs.DB
Compact Answers to Temporal Path Queries
针对时态路径查询答案的紧致表示难题，研究了四种基于不同区间编码的紧致表示方法，分析了其在简洁性、唯一性和计算成本上的优劣，其中最优编码可实现稠密时间下查询答案的有限表示。
2025-07-29 cs.DB
Regular path queries on graphs with data: A rigid approach
规则路径查询（RPQ）是一种经典的导航查询形式，用于图数据库指定标记路径上的约束。最近，Libkin和Vrgo $\rm \check{c}$扩展了RPQ，将路径上不同节点之间的数据值比较纳入其中，称为带数据的常规路径查询（RDPQ）。研究表明，RDPQ的评价问题在数据复杂度上是PSPACE完全和NLOGSPACE完全的。另一方面，RDPQ的包容问题一般是不可判定的。在本文中，我们提出了一种新的方法来扩展与数据值比较的常规路径查询，称为刚性规则路径查询与数据（RRDPQ）。这种方法的主要成分是一种称为非确定性刚性寄存器自动机（NRRA）的自动机模型，其中数据值比较是\emph{rigid}，在这个意义上，如果将当前位置$x$中的数据值与某个其他位置$y$中的数据值进行比较，则仅使用标签（而不是数据值），可以从$x$唯一地确定位置$y$。我们表明，NRRA是强大的，在这个意义上，非确定性，确定性和双向变体的NRRA，以及正则表达式的扩展，都是相同的表达。然后，我们认为RDPQ的表达能力是合理的，通过证明，对于每个图数据库，有一个本地化的图数据库的转换，使每个RDPQ在原始的图数据库可以变成一个等价的RRDPQ的转换。最后，我们研究了RRDPQ和合取RRDPQ（CRRDPQ）的计算性质。特别是，我们表明，CRRDPQ（和RRDPQ）的遏制可以决定在2EXPSPACE。
2014-02-25 cs.DB cs.FL cs.LO
ParetoPrep: Fast computation of Path Skylines Queries
在交通网络、计算机网络、社会图等应用领域中，计算网络数据中的成本最优路径是一项非常重要的任务。在许多情况下，边的成本可以通过各种成本标准来描述。例如，在道路网络中，可能的成本标准是距离、时间、上升、能量消耗或通行费。在这样的多标准网络中，路线或路径天际线查询计算具有帕累托最优成本的所有路径的集合，即每个结果路径对于不同的用户偏好是最优的。在本文中，我们提出了一种新的方法来计算路线天际线，显着减少处理时间和内存消耗。此外，我们的方法不依赖于任何预先计算或索引方法，因此，它适用于动态变化的边缘成本。我们的实验表明，我们的方法优于国家的最先进的方法，并允许高效的路径天际线计算没有任何预处理。
2014-10-01 cs.DB cs.SI
One Algorithm to Evaluate Them All: Unified Linear Algebra Based Approach to Evaluate Both Regular and Context-Free Path Queries
基于Kronecker乘积的上下文无关路径查询算法（CFPQ）由Orachev等人（2020）提出。我们将此算法简化为布尔矩阵上的操作，并将其扩展为提取所有感兴趣路径的机制。我们还证明了所提出的算法的$O(n^3/\log{n})$时间复杂度，其中n是输入图的顶点数。因此，我们提供了另一种方法来构建CFPQ的轻微次立方算法，该算法基于线性代数和增量传递闭包（经典的图论问题），而不是Chaudhuri（2008）提出的具有相同复杂度的算法。我们的评估表明，我们的算法是一个很好的候选人，是一个通用的算法，定期和上下文无关的路径查询。
2021-03-26 cs.DB cs.PL
Interactive Query Formulation using Point to Point Queries
在具有大型概念模式的数据库中，有效的信息披露是一个重要的问题。特别是制定特设查询是在这种情况下的一个主要问题。解决这个问题的现有方法包括图形查询界面，查询导航，查询的建设。在这篇文章中，我们提出了点到点的查询机制，可以结合现有的机制到一个前所未有的计算机支持的查询制定机制。在点对点查询中，构建了通过信息结构的路径。然后可以使用此路径来制定更复杂的查询。当用户知道某些与其信息需求相关的对象类型，但（尚未）知道它们在概念模式中如何相关时，点对点查询通常很有用。因此，点对点查询机制的一部分是在概念模式中选择对象类型（点）之间的最合适路径。本文讨论了点到点查询机制所涉及的一些语用问题，以及在所选对象类型之间寻找相关路径所涉及的理论问题。
2021-02-03 cs.DB
Evaluating navigational RDF queries over the Web
语义Web及其底层的数据格式RDF，由于其类似于图的结构，自然适合于导航查询。当考虑Web上的RDF数据时，这一点尤其明显，其中各种单独发布的数据集相互引用，并形成一个称为关联数据网的巨大图表。虽然通过SPARQL属性路径支持对单个RDF数据集的导航查询，但对在链接数据上评估它们知之甚少。在本文中，我们提出了一种基于经典的人工智能搜索算法A* 的Web属性路径查询评估方法，显示其在Web的开放世界设置的最优性，并使用现实世界的查询访问各种RDF数据集在线测试。
2017-03-14 cs.DB
Safest Nearby Neighbor Queries in Road Networks (Full Version)
传统的路径规划和k近邻查询只考虑距离或行程时间，完全忽略了道路安全。然而，许多旅行者更喜欢避免危险或不愉快的道路状况，例如犯罪率高的道路（例如，抢劫、绑架、骚乱等）和颠簸的道路。为了方便安全出行，我们引入了一种新的查询道路网络称为k最安全的近邻（kSNN）查询。给定查询位置$v_l$、距离约束$d_c$和兴趣点$p_i$，我们将从$v_l$到$p_i$的最安全路径定义为从$v_l$到$p_i$的长度小于$d_c$的所有路径中具有最高路径安全分数的路径。给定查询位置$v_l$、距离约束$d_c$和一组POI P，kSNN查询返回P中具有k个最高路径安全分数的k个POI以及它们各自从查询位置开始的最安全路径。我们开发了两种新的索引结构，称为Ct树和安全评分为基础的沃罗诺伊图（SNVD）。我们提出了两个有效的查询处理算法，每个利用一个建议的索引，有效地细化使用索引的属性的搜索空间。我们对真实数据集的广泛实验研究表明，我们的解决方案平均比基线快一个数量级。
2022-04-27 cs.DB
Learning XML Twig Queries
INRIA（法国国家信息与自动化研究所）；LIFL (CNRS UMR8022)（里尔基础信息实验室（法国国家科学研究中心 UMR8022））；University of Lille（里尔大学）；Institute of Computer Science（计算机科学研究所）；University of Wrocław（弗罗茨瓦夫大学）
我们研究的问题，学习XML查询，路径查询和树模式查询，从用户给出的例子。学习算法接受一组XML文档的输入，这些XML文档具有用户注释的节点，并返回一个查询，该查询以与注释一致的方式选择节点。我们研究了两种不同类型的注释的学习设置。在第一个设置中，用户可以仅指示查询必须返回的所需节点。在第二种更一般的设置中，用户还可以指示查询不得返回的禁止节点。查询可以返回也可以不返回任何没有注释的节点。我们将一类查询的含义形式化为\emph{learnable}。一个要求是存在可靠的学习算法，总是返回与用户给出的示例一致的查询。此外，学习算法应该是完整的，即，能够生成具有足够丰富示例的每个查询。其他要求包括学习的易处理性和对非必要示例的鲁棒性。我们表明，类的简单路径查询和路径包容免费树查询是可学习的正面例子。树模式查询的全类（和路径查询的全类）的可学习性仍然是一个悬而未决的问题。我们还表明，添加负面的例子，图片呈现学习不可行。发表于ICDT 2012，柏林。
2012-04-20 cs.DB cs.LG
Efficient Path Query Processing in Relational Database Systems
Northeastern University（东北大学）
本文提出ReCAP抽象，通过显式指定早期过滤机会，使关系型数据库能高效处理结合正则表达式和属性约束的路径查询，提升性能达数万倍。
2026-10-22 cs.DB
Efficiently Answering Durability Prediction Queries
我们考虑一类称为耐久性预测查询的查询，这些查询通常出现在预测分析中，我们使用给定的预测模型来回答有关可能的未来的问题，以告知我们的决策。耐久性预测查询的示例包括"该金融产品在未来12个季度中保持亏损的概率是多少？以及"我们建议的服务器群集在服务级别协议期限结束前未能达到所需服务级别协议的可能性有多大？“我们设计了一种称为多级分割采样（MLSS）的通用方法，可以有效地处理复杂的查询和复杂的模型-包括那些涉及黑盒函数的模型-只要模型允许我们一步一步地模拟可能的未来。我们的方法解决了标准蒙特卡罗（MC）方法的效率低下，通过应用重要性分裂的想法，让一个“有前途的”样本路径前缀生成多个“后代”路径，从而指导模拟工作更有前途的路径。我们提出了实用的技术设计拆分策略，使用户从手动调整。实验表明，我们的方法是能够实现无偏估计和相同的误差保证标准MC，同时提供了一个数量级的成本降低。
2021-03-31 cs.DB
Consistent Query Answering for Primary Keys on Path Queries
本文研究含主键冲突数据库中路径查询的一致性回答复杂性，证明允许自连接时 CERTAINTY(q) 在 FO、NL、PTIME 与 coNP 完全间四分且可多项式判定。
2023-09-26 cs.DB
Revisiting the Expressiveness Landscape of Data Graph Queries
University of Oxford（牛津大学）；University of Kaiserslautern-Landau（凯泽斯劳滕-兰道大学）；MPI-SWS（德国马克斯·普朗克计算机系统研究所）
本文通过研究三种主要图查询语言家族（正则路径查询、游走逻辑、带传递闭包的一阶逻辑）在数据图上的表达力，并证明带正则路径比较和传递闭包的正则路径查询扩展能统一它们的表达力。
2026-05-29 cs.DB
