Question

我想在高度尺寸中索引数据（可以使用[0,254]范围内的整数的128维向量）：

| id |      vector       |
|  1 | { 1, 0, ..., 254} |
|  2 | { 2, 128, ...,1}  |
|  . | { 1, 0, ..., 252} |
|  n | { 1, 2, ..., 251} |

我看到PostGIS实现了R-Trees。那么我可以在PostGIS中使用这些树来索引和查询Postgres中的多维向量吗？

我还看到有index implementation for int arrays。

现在我对如何执行查询有疑问我可以对整数数组执行knn-search和radius搜索吗？也许我还必须定义自己的距离函数。这可能吗？我想使用Manhattan distance（块距离）来查询。

我也可以将我的矢量表示为具有模式v1;v2;...;vn的二进制字符串。这有助于执行搜索吗？

例如，如果我有这两个字符串：

1;2;1;1
1;3;2;2

这两个字符串之间的结果/距离应为3。

Answer 1

也许更好的选择是cube extension，因为您感兴趣的区域不是单个整数，而是全向量。

Cube支持GiST索引，Postgres 9.6还会为多维数据集带来KNN索引，支持euclidean, taxicab (aka Manhattan) and chebishev distances。

9.6仍处于开发状态有点令人讨厌，但是将多维数据集扩展的补丁向后移植到9.5并没有问题，我从经验中说出来。

希望128个维度仍足以获得meaningful results。

怎么做？

首先有一个示例表：

create extension cube;
create table vectors (id serial, vector cube);

使用示例数据填充表格：

insert into vectors select id, cube(ARRAY[round(random()*1000), round(random()*1000), round(random()*1000), round(random()*1000), round(random()*1000), round(random()*1000), round(random()*1000), round(random()*1000)]) from generate_series(1, 2000000) id;

然后尝试选择：

explain analyze SELECT * from vectors
order by cube(ARRAY[966,82,765,343,600,718,338,505]) <#> vector asc limit 10;
                                                           QUERY PLAN                                                           
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 Limit  (cost=123352.07..123352.09 rows=10 width=76) (actual time=1705.499..1705.501 rows=10 loops=1)
   ->  Sort  (cost=123352.07..129852.07 rows=2600000 width=76) (actual time=1705.496..1705.497 rows=10 loops=1)
         Sort Key: (('(966, 82, 765, 343, 600, 718, 338, 505)'::cube <#> vector))
         Sort Method: top-N heapsort  Memory: 26kB
         ->  Seq Scan on vectors  (cost=0.00..67167.00 rows=2600000 width=76) (actual time=0.038..998.864 rows=2600000 loops=1)
 Planning time: 0.172 ms
 Execution time: 1705.541 ms
(7 rows)

我们应该创建一个索引：

create index vectors_vector_idx on vectors (vector);

是否有帮助：

explain analyze SELECT * from vectors
order by cube(ARRAY[966,82,765,343,600,718,338,505]) <#> vector asc limit 10;

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 Limit  (cost=0.41..1.93 rows=10 width=76) (actual time=41.339..143.915 rows=10 loops=1)
   ->  Index Scan using vectors_vector_idx on vectors  (cost=0.41..393704.41 rows=2600000 width=76) (actual time=41.336..143.902 rows=10 loops=1)
         Order By: (vector <#> '(966, 82, 765, 343, 600, 718, 338, 505)'::cube)
 Planning time: 0.146 ms
 Execution time: 145.474 ms
(5 rows)

在8个方面，它确实有帮助。

Answer 2

（选定答案的附录）

对于想要超过100个维度的人，请注意：a 100 dimensions limit in cube extension。

棘手的部分是postgres允许你创建超过100维的立方体就好了。当你尝试恢复它被拒绝的备份时（最糟糕的时候才能意识到这一点）。

根据文档中的建议，我修补了多维数据集扩展以支持更多维度。我为它创建了一个docker镜像，你可以从github repos查看Dockerfile以了解如何自己完成它。

索引和查询postgreSQL中的高维数据

2 个答案: