Enhancing Retrieval Performance for Hierarchical Compact Binary Tree

계층형 집약 이진 트리의 검색 성능 개선

Several studies have been proposed to improve storage space efficiency by expressing binary trie data structure as a linear binary bit string. Compact binary tree approach generated using one binary trie increases the key search time significantly as the binary bit string becomes very long as the size of the input key set increases. In order to reduce the key search range, a hierarchical compact binary tree technique that hierarchically expresses several small binary compact trees has been proposed. The search time increases proportionally with the number and length of binary bit streams. In this paper, we generate several binary compact trees represented by full binary tries hierarchically. The search performance is improved by allowing a path for the binary bit string corresponding to the search range to be determined through simple numeric conversion. Through the performance evaluation using the worst time and space complexity calculation, the proposed method showed the highest performance for retrieval and key insertion or deletion. In terms of space usage, the proposed method requires about 67% ~ 68% of space compared to the existing methods, showing the best space efficiency.

문자열 탐색을 위한 자료구조로 널리 사용되는 이진 트라이를 선형 이진 비트열로 표현하여 저장 공간 효율성을 높이기 위한 여러 연구들이 제안되었다. 한 개의 이진 트라이를 기반으로 생성된 이진 집약 트리기법은 입력 키 집합의 크기가 커지면 이진 비트열이 매우 길어지게 되어 키 탐색 시간이 크게 증가한다. 키 탐색 범위를 축소하고자 여러 개의 작은 크기의 이진 집약 트리를 계층적으로 표현한 계층적 집약 이진트리 기법이 제안되었으나 키 탐색 시 근본적으로 이진 비트열을 순차적으로 접근하여 처리하므로 탐색 범위에 포함되는 이진 비트열의 개수와 길이에 따라 검색 시간이 비례하여 증가한다. 본 논문에서는 포화이진 트라이로 표현된 여러 개의 이진 집약 트리를 계층적으로 구성하고, 키 탐색 범위에 해당하는 이진 비트열 경로를 간단한 숫자 변환을 통해 결정할 수 있도록 하여 검색 성능을 높였다. 최악의 시·공간 복잡도 계산을 이용한 성능 평가를 통해 검색 및 키 삽입 또는 삭제에 대해 제안 방법이 가장 높은 성능을 보여 주었다. 공간 사용량은 제안 방법이 기존의 방법에 비해 약 67%~68%의 공간만을 필요로 하여 가장 우수한 공간 효율성을 보이는 것으로 분석되었다.