本發(fā)明涉及空間索引，具體而言，涉及一種基于二維點的空間索引構建查詢方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、空間索引是一種用于高效查詢空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結構，廣泛應用于地理信息系統(tǒng)(gis)、計算機圖形學、計算機輔助設計(cad)等領域?？臻g索引解決的問題是如何在海量的點中，快速的找到指定范圍內(nèi)的點。

2、傳統(tǒng)的空間索引技術包括四叉樹、r樹、kd樹等，它們各有優(yōu)勢和局限性。四叉樹是一種將二維空間劃分為四個象限的樹形結構，適用于均勻分布的空間數(shù)據(jù)，但在數(shù)據(jù)分布不均勻時性能下降。r樹是一種平衡樹結構，能夠動態(tài)地調(diào)整樹的深度和節(jié)點的分裂，適用于高維空間數(shù)據(jù)的索引，但在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)集時可能會遇到性能瓶頸。kd樹(k-dimensional?tree)是一種將空間劃分為k維的樹形結構，適用于快速檢索k維空間中的點，但構建和維護成本較高。

3、目前空間索引的存在方式為基于數(shù)據(jù)庫的索引和基于內(nèi)存的索引。基于數(shù)據(jù)庫的空間索引依托于數(shù)據(jù)庫的能力支撐，這是一把雙刃劍，一方面可以利用數(shù)據(jù)庫的能力和資源配套為應用提供便利和可行性；另一方面，無法獨立運行，一些輕量級的、實時性較高的場景難以滿足要求。而基于內(nèi)存的空間索引雖然具備了快速查詢的能力，但是在數(shù)據(jù)量、內(nèi)存和計算資源優(yōu)化、索引資源復用上存在不足。針對現(xiàn)有的空間索引技術存在的不足，本發(fā)明提出了一種基于二維點的空間索引構建查詢方法及系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于二維點的空間索引構建查詢方法及系統(tǒng)，用以克服現(xiàn)有技術中存在的至少一個技術問題。

2、一方面，本發(fā)明提供一種基于二維點的空間索引構建查詢方法，包括：

3、構建索引容器，輸入所述索引容器的容量；

4、判斷所述索引容器的容量是否滿足第一預定要求，若不滿足第一預定要求，程序結束；若滿足第一預定要求，根據(jù)所述索引容器的容量初始化消息頭空間、索引空間和坐標空間；

5、依次輸入需要索引的要素信息，所述要素信息包括坐標的id、經(jīng)度和緯度；每次輸入要素信息時，判斷當前狀態(tài)是否滿足第二預定要求，若不滿足第二預定要求，程序結束；若滿足第二預定要求，在所述索引空間記錄坐標的id，并在所述坐標空間記錄坐標的經(jīng)度和緯度；

6、判斷要素數(shù)量是否符合第三預定要求，若不符合，程序結束；若符合，判斷所述索引容器中的要素數(shù)量是否大于閾值，若不大于，排序完成，生成索引樹，并更改狀態(tài)；若大于，選擇一個坐標軸作為劃分方向；

7、以當前坐標軸上第k小的要素作為基準數(shù)，基于所述基準數(shù)將要素劃分為兩部分，分別為左邊部分和右邊部分；

8、判斷劃分后的要素數(shù)量是否大于閾值，若不大于，劃分完成，生成索引樹，并更改狀態(tài)；若大于，選擇另一個坐標軸作為劃分方向，針對左邊部分的要素和右邊部分的要素，分別返回以當前坐標軸上第k小的要素作為基準數(shù)步驟；

9、利用所述索引樹，進行數(shù)據(jù)查詢。

10、可選地，判斷所述索引容器的容量是否滿足第一預定要求，具體為：

11、判斷所述索引容器的容量是否為整數(shù)，若不是整數(shù)，則表示所述索引容器的容量不滿足第一預定要求；若是整數(shù)，判斷所述索引容器的容量是否大于0，若不大于0，則表示所述索引容器的容量不滿足第一預定要求，若大于0，則表示所述索引容器的容量滿足第一預定要求。

12、可選地，判斷當前狀態(tài)是否滿足第二預定要求，具體為：

13、判斷索引容器中當前的要素數(shù)量是否超過所述索引容器的容量，若超過，則表示不滿足第二預定要求；若未超過，則判斷所述索引空間中是否包含當前輸入坐標的id，若包含，則表示不滿足第二預定要求，若不包含，則表示滿足第二預定要求。

14、可選地，所述消息頭空間包括開始位和葉子節(jié)點數(shù)量，將葉子節(jié)點數(shù)量作為所述閾值。

15、可選地，基于所述基準數(shù)將要素劃分為兩部分，分別為左邊部分和右邊部分，具體為：

16、基于當前坐標，使小于所述基準數(shù)的要素位于所述基準數(shù)的左邊，作為左邊部分；大于所述基準數(shù)的要素位于所述基準數(shù)的右邊，作為右邊部分。

17、可選地，采用矩形查詢方法進行數(shù)據(jù)查詢，具體為：

18、輸入矩形框坐標；

19、判斷所述矩形框坐標是否符合矩形規(guī)則，若不符合，程序結束；若符合，根據(jù)更改后的狀態(tài)判斷索引樹是否生成；

20、若索引樹未生成，程序結束；若索引樹生成，從根節(jié)點開始向下遍歷所述索引樹，判斷當前節(jié)點對應的矩形區(qū)域與矩形框是否存在包含關系；

21、如果不存在包含關系，則程序結束；如果存在包含關系，則遞歸查詢當前節(jié)點的左右子樹對應的矩形區(qū)域與矩形框是否存在包含關系；

22、到達葉子節(jié)點后，如果當前葉子節(jié)點位于所述矩形框內(nèi)，則將當前葉子節(jié)點加入選擇集合；

23、查找到所有落在矩形框內(nèi)的點后形成的選擇集合，為查詢結果數(shù)據(jù)。

24、可選地，采用周邊查詢方法進行數(shù)據(jù)查詢，具體為：

25、輸入查詢點和查詢范圍；

26、判斷輸入的所述查詢點和查詢范圍是否合法，若不合法，程序結束；若合法，根據(jù)更改后的狀態(tài)判斷索引樹是否生成；

27、若索引樹未生成，程序結束；若索引樹生成，根據(jù)所述查詢點和所述查詢范圍，生成一個圓形；

28、從根節(jié)點開始向下遍歷所述索引樹，判斷當前節(jié)點對應的矩形區(qū)域與所述圓形是否存在包含關系；

29、如果不存在包含關系，則程序結束；如果存在包含關系，則遞歸查詢當前節(jié)點的左右子樹對應的矩形區(qū)域與所述圓形是否存在包含關系；

30、到達葉子節(jié)點后，如果當前葉子節(jié)點位于所述圓形內(nèi)，則將當前葉子節(jié)點加入選擇集合；

31、查找到所有落在所述圓形內(nèi)的點后形成的選擇集合，為查詢結果數(shù)據(jù)。

32、可選地，生成索引樹后，還包括：利用所述索引樹生成索引文件。

33、可選地，采用導出索引文件的方法進行數(shù)據(jù)查詢。

34、另一方面，本發(fā)明還提供一種基于二維點的空間索引構建查詢系統(tǒng)，包括：

35、構建模塊，用于構建索引容器，輸入所述索引容器的容量；

36、第一判斷模塊，用于判斷所述索引容器的容量是否滿足第一預定要求，若不滿足第一預定要求，程序結束；若滿足第一預定要求，根據(jù)所述索引容器的容量初始化消息頭空間、索引空間和坐標空間；

37、輸入模塊，用于依次輸入需要索引的要素信息，所述要素信息包括坐標的id、經(jīng)度和緯度；每次輸入要素信息后，判斷當前狀態(tài)是否滿足第二預定要求，若不滿足第二預定要求，程序結束；若滿足第二預定要求，在所述索引空間記錄坐標的id，并在所述坐標空間記錄坐標的經(jīng)度和緯度；

38、第二判斷模塊，用于判斷要素數(shù)量是否符合第三預定要求，若不符合，程序結束；若符合，判斷所述索引容器中的要素數(shù)量是否大于閾值，若不大于，排序完成，生成索引樹，并更改狀態(tài)；若大于，選擇一個坐標作為劃分方向；

39、劃分模塊，用于以當前坐標軸上第k小的要素作為基準數(shù)，基于所述基準數(shù)將要素劃分為兩部分，分別為左邊部分和右邊部分；

40、第三判斷模塊，用于判斷劃分后的要素數(shù)量是否大于閾值，若不大于，劃分完成，生成索引樹，并更改狀態(tài)；若大于，選擇另一個坐標軸作為劃分方向，針對左邊部分的要素和右邊部分的要素，分別返回以當前坐標軸上第k小的要素作為基準數(shù)步驟；

41、查詢模塊，用于利用所述索引樹，進行數(shù)據(jù)查詢。

42、本發(fā)明實施例的創(chuàng)新點包括：

43、1、本實施例中，通過構建一種靜態(tài)的快速空間索引索，實現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢，能夠在占用更小內(nèi)存資源的基礎上，提供更高的查詢效率，且能夠支持更大的點數(shù)據(jù)規(guī)模，達到百萬千萬，是本發(fā)明實施例的創(chuàng)新點之一。

44、2、本實施例中，通過制定一種能夠復制的索引保存協(xié)議，讓索引能夠快速復制，從而實現(xiàn)快速復用，是本發(fā)明實施例的創(chuàng)新點之一。