免费论文：基于B+树的集合存储与运算支撑平台的设计与实现

在当前的各种应用中，数据之间的关系逐渐复杂化，为了更好地在应用中操作这些数据以及它们之间的关系，需要使用复杂的数据对象来对这些数据进行描述。因此，对复杂数据对象（比如集合、有序集合、可重复集合、数组）的存储是其面对的一个关键问题。如何存储这些复杂的数据对象，如何为这些复杂的数据对象建立索引，直接关系着对这些数据对象所进行的各种操作的效率。本文主要针对集合这一常用数据对象的存储以及相关操作为重点展开阐述，提出了一种新的集合索引机制，为集合这一复杂对象的存储和应用开辟了新的道路。其中，如何提高大规模集合运算的效率，以及如何保证多用户并发对同一集合的元素进行操作时所具备的数据一致性，成为本课题研究中重点解决的两个问题，这也构成了本文研究的核心内容。本文所涉及的课题源自未名博思知识库系统。在本文中，首先分析了在该系统的开发应用中，集合索引结构需要着重解决的一些问题。接着，以这些问题为基础进行考虑，介绍了当前集合索引机制的相关研究现状，并分析比较了这些相关研究成果在解决本项目中所重点面对的问题上的一些不足。针对这些不足，以灵活的进行大规模快速集合运算为切入点，通过分析多用户并发访问环境下的集合运算需要面对的具体情况，提出在进行集合运算和操作时所需要解决的问题。针对这些问题，本文研究和设计了一种集合存储与运算支撑平台，该平台以B+树为基础来存储集合，在此基础上实现了一种高效的集合运算算法，并为保证不同用户进行数据访问时具有的前后一致性效果，提供了支持多用户并发访问控制的机制。本文主要的工作包括： 研究与分析了当前数据存储，特别是对象存储的相关技术，结合db4objects.Inc公司提供的“db4o” 数据存储接口，设计并实现了一种基于对象的集合数据存储机制，为后续的研究和实验提供了数据存储的基础支撑平台。 提出了基于B+树的集合存储结构，通过分析当前已有的集合存储和运算的相关研究成果，提出了一种以B+树为基础的快速集合运算方法，和当前的相关研究成果相比，在不增加运算复杂度的情况下，支持多个集合同时进行运算，提高了应用的灵活性。 结合应用中的具体情况，以现有理论为基础[8]，设计并实现了支持多用户环境下对B+树进行并发访问控制的机制，提出了一种改进后的自顶向下的B+树结构平衡算法，并给出了和访问相关的操作协议。为提高系统的并发访问效率以及保持数据访问的一致性奠定了基础。本课题以上述系统为背景，综合以上方法和技术，在“db4o”实验环境下，为满足本系统中集合的存储与运算的需求，提出了一套解决方案，设计并实现了一个以B+树为集合存储基础的集合存储与运算的支撑平台。通过在该系统中的知识获取与应用子系统中的实际运用，对本文提出的集合索引机制进行了系统的分析与评价。通过实践表明，本文提出的索引机制以及对应的访问控制算法，对于集合的存储与运算来讲，都具有很强的应用价值。

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