均值二分法分塊排序的正方化樹(shù)圖布局算法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種均值二分法分塊排序的正方化樹(shù)圖布局算法,包括:步驟一、定義原始數(shù)據(jù)集;步驟二、對(duì)數(shù)據(jù)集A中元素進(jìn)行首尾相減推移計(jì)算;步驟三、結(jié)合長(zhǎng)邊擺放策略對(duì)數(shù)據(jù)元素進(jìn)行正方化計(jì)算。本發(fā)明減少了矩形平均長(zhǎng)寬比的損失,保留了可視化結(jié)果的部分順序信息,同時(shí)在數(shù)據(jù)集更新時(shí)可以提高可視化布局的穩(wěn)定性。
【專利說(shuō)明】均值二分法分塊排序的正方化樹(shù)圖布局算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及信息可視化算法【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及均值二分法分塊排序的正方化樹(shù) 圖布局算法。
【背景技術(shù)】
[0002] 層次數(shù)據(jù)是一種常見(jiàn)的數(shù)據(jù)類型,主要用于表達(dá)個(gè)體之間的層次關(guān)系。用于層次 數(shù)據(jù)可視化的算法眾多,樹(shù)圖是一種被廣泛使用的算法。數(shù)據(jù)集中的元素本身具有在原 始數(shù)據(jù)集中的順序性,用戶可以根據(jù)這樣的順序性記憶識(shí)別元素,但是Squarified算法沒(méi) 有考慮元素本身具有的順序性。例如,用戶通過(guò)強(qiáng)大的視覺(jué)認(rèn)知功能,可以根據(jù)直觀的圖 形化效果記住其中某些元素,但一旦數(shù)據(jù)集更新,所有的元素都將被重新排序和被重新可 視化,這對(duì)用戶視覺(jué)會(huì)有強(qiáng)烈的沖擊感,同時(shí)造成不友好的圖形混亂效果,用戶也會(huì)無(wú)法 通過(guò)記憶分辨記住的元素當(dāng)前所在的位置,因此Squarified算法破壞了數(shù)據(jù)集的順序性。 Squarified-SP算法分割原始數(shù)據(jù)集時(shí),考慮到數(shù)據(jù)靠矩形短邊擺放會(huì)減少矩形長(zhǎng)寬比,但 是雙向靠邊算法證明,數(shù)據(jù)元素靠矩形短邊擺放并不一定可以得到最優(yōu)的矩形長(zhǎng)寬比,結(jié) 合長(zhǎng)邊擺放策略可以得到更優(yōu)的矩形長(zhǎng)寬比。同時(shí),Squarified-SP算法在分割數(shù)據(jù)集時(shí), 當(dāng)n等于2時(shí),對(duì)分割不會(huì)造成困難,但是當(dāng)n大于2時(shí)甚至更大時(shí),將會(huì)對(duì)分割造成困難, 因?yàn)榧磳⒎殖傻膎個(gè)數(shù)據(jù)子集之間在權(quán)值之和上相互聯(lián)系,每一個(gè)數(shù)據(jù)子集的分割都會(huì)影 響其他所有的數(shù)據(jù)子集,從而給整個(gè)數(shù)據(jù)子集的分割帶來(lái)很大的開(kāi)銷(xiāo)和分割結(jié)果的不確定 性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足,本發(fā)明提供一種均值二分法分塊排序的正方化樹(shù)圖 布局算法,按照權(quán)值二分原則使用元素首尾相減推移法快速確定數(shù)據(jù)集分割點(diǎn),按照數(shù)據(jù) 子集的權(quán)值之和比例關(guān)系分割待繪制矩形。
[0004] 本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:均值二分法分塊排序的正方化樹(shù)圖布局算法,其特征 在于,包括以下步驟,
[0005] 步驟一、原始數(shù)據(jù)集為 A = U1, X2, ? ? ?,X」,? ? ?,xm},j = 1,2, ? ? ?,m,其中 m為元素 個(gè)數(shù),用戶自定義矩形混亂閾值為U,初始待繪制矩形為R,Hi1, m2分別為A1, A2數(shù)據(jù)子集中 的元素個(gè)數(shù),qp q2分別為A1, A2數(shù)據(jù)子集中元素的起始序號(hào),則有Q1 = 1,q2 = qi+nii ; & 分別為A1, A2數(shù)據(jù)子集中元素權(quán)值之和,
【權(quán)利要求】
1.均值二分法分塊排序的正方化樹(shù)圖布局算法,其特征在于,包括以下步驟, 步驟一、原始數(shù)據(jù)集為A = (X1, X2,. . .,Xj,. . .,xm},j = 1,2,. . .,m,其中m為元素個(gè)數(shù), 用戶自定義矩形混亂閾值為μ,初始待繪制矩形為R,Hl1, m2分別為A1, A2數(shù)據(jù)子集中的元素 個(gè)數(shù),qp q2分別為A1, A2數(shù)據(jù)子集中元素的起始序號(hào),則有Q1 = 1,q2 = 分別 為A1, A2數(shù)據(jù)子集中元素權(quán)值之和,\ \ =Σ7=%Χ/,數(shù)據(jù)集A的分割點(diǎn)t 為每次分割時(shí)第二個(gè)數(shù)據(jù)子集中第一個(gè)元素的序號(hào),用戶自定義長(zhǎng)寬比閾值L ; 步驟二、對(duì)數(shù)據(jù)集A中元素進(jìn)行首尾相減推移計(jì)算, (1) 將A中的首尾元素依次相減,并計(jì)算相減所得到的值之和S,
(2) 若S > 0,則摶芏W;,毋則右m刃司雙,S加上斤虧刃Uii+i;/Z的兀系儀值之后, 開(kāi)始依次向后加元素 2倍權(quán)值;若m為偶數(shù),S從序號(hào)為(m+1)/2的元素開(kāi)始依次向后加元 素 2倍權(quán)值,記錄每次操作對(duì)應(yīng)的元素序號(hào)j、SnOT和前一步操作的Stjld,直至Smw > 0,轉(zhuǎn)至 (4); (3) 若m為奇數(shù),S減去序號(hào)為(m+1)/2的元素權(quán)值之后,開(kāi)始依次向前減元素 2倍權(quán) 值;若m為偶數(shù),S從序號(hào)為的元素開(kāi)始依次向前減元素 2倍權(quán)值,分別記錄每次 操作對(duì)應(yīng)的元素序號(hào)j和Smw和前一步操作的Stjld,直至Smw < 0,轉(zhuǎn)至步驟(5); ⑷比較Is1J和|s?!?,若Is1J > |s。」,則分割點(diǎn)t = j,否則t = j+i; (5)比較|5_|和|5。1(1|,若|5_|>|5。1(1|,則分割點(diǎn)七=」+1,否則七=」 ; 步驟三、結(jié)合長(zhǎng)邊擺放策略對(duì)數(shù)據(jù)元素進(jìn)行正方化計(jì)算, (a) 比較m和μ,若m < μ,貝Ij跳轉(zhuǎn)至(e); (b) 按照步驟二(4)和(5)確定數(shù)據(jù)集的分割點(diǎn)t,并分割數(shù)據(jù)子集為A11A2 ; (c) 計(jì)算數(shù)據(jù)子集A1, A2的權(quán)值之和,根據(jù)的比例關(guān)系分割待繪制矩形 R的長(zhǎng)邊,從而得到數(shù)據(jù)子集A1, A2對(duì)應(yīng)的待繪制子矩形R1, R2 ; (d) 將數(shù)據(jù)子集A1, A2分別設(shè)置為A,將待繪制子矩形R1, R2設(shè)置為待繪制矩形R,重復(fù) (a)到(c),直到分割得到的所有數(shù)據(jù)子集中的元素個(gè)數(shù)均小于μ ; (e) 依次設(shè)置每個(gè)數(shù)據(jù)子集為當(dāng)前的數(shù)據(jù)集,設(shè)置每個(gè)待繪制子矩形為當(dāng)前的待繪制 矩形,每個(gè)數(shù)據(jù)集按照數(shù)據(jù)權(quán)值從大到小的順序進(jìn)行排序; (f) 若當(dāng)前待繪制子矩形的長(zhǎng)寬比大于長(zhǎng)寬比閾值L,則轉(zhuǎn)到⑴; (g) 從當(dāng)前數(shù)據(jù)子集按照數(shù)據(jù)權(quán)值從大到小的順序依次取出當(dāng)前數(shù)據(jù)集中的元素,放 在待繪制子矩形的長(zhǎng)邊,記錄平均長(zhǎng)寬比; (h) 重復(fù)步驟(g),直到當(dāng)前加入數(shù)據(jù)元素增加了平均長(zhǎng)寬比,計(jì)算當(dāng)前階段加入的數(shù) 據(jù)元素的平均長(zhǎng)寬比Ic1 ; (i) 按照數(shù)據(jù)權(quán)值從大到小的順序依次取出當(dāng)前數(shù)據(jù)集中的元素,放在待繪制子矩形 的短邊,記錄平均長(zhǎng)寬比; (j) 重復(fù)步驟(i),直到當(dāng)前加入的數(shù)據(jù)元素增加了平均長(zhǎng)寬比,計(jì)算當(dāng)前階段加入的 數(shù)據(jù)元素的平均長(zhǎng)寬比ks ; (k) 比較Ic1和匕,選擇平均長(zhǎng)寬比小的擺放策略; (l) 返回步驟(e),直至所有數(shù)據(jù)子集中的元素均被插入。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104376218SQ201410670722
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】杜景林, 朱興宇, 沈曉燕, 周光勝, 侯大俊 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)