Ruchome okno danych AGSE

Ruchome okno danych to pojęcie powszechnie stosowane w systemach przetwarzających strumienie lub serie czasowe. Idea polega na grupowaniu danych w oknach czasowych, dając możliwość użytkownikowi możliwość przetwarzania w zamrożonych migawkach.

RetractorDB wspiera ten model przetwarzania danych poprzez operator AgSe (Agregacja i Serializacja). Operator ten jest dwuargumentowy i działa na strumieniu. Oznaczany znakiem @, ma postać:

strumień@(k, w)

gdzie:

• k — skok okna (liczba naturalna): o ile rekordów źródłowych przesuwa się okno przy każdym kroku,
• w — rozmiar okna (liczba całkowita różna od zera): ile pól źródłowych zawiera jeden rekord wyjściowy.

Wartość dodatnia w zachowuje historyczną konwencję RetractorDB: najnowsze pole okna jest pierwsze. Wartość ujemna oznacza agregację lustrzaną — odwraca tę kolejność, więc pola są ułożone zgodnie z napływem.

Jak zmienia się interwał strumienia wyjściowego

Jeśli strumień źródłowy ma W pól w rekordzie i interwał Δ, to strumień wyjściowy operatora @(k, w) ma:

• |w| pól w rekordzie wyjściowym,
• interwał wyjściowy Δ_out = (Δ / W) × k.

Typowe wzorce użycia

# serializacja: 2 pola → 1 pole (interwał ÷ 2)
SELECT * STREAM s1 FROM A@(1,1)

# tumbling window: okna po 4 rekordy, bez nakładania
SELECT * STREAM s2 FROM A@(4,4)

# sliding window: okno 5-elementowe przesuwane o 1
SELECT * STREAM s3 FROM A@(1,5)

# próbkowanie: co piąty rekord (skip=5, okno=1)
SELECT * STREAM s4 FROM A@(5,1)

# deserializacja lustrzana: przywrócenie kolejności pól
SELECT * STREAM s5 FROM s1@(2,-2)

Wizualizacja operatora @

Poniżej schematyczne przedstawienie działania source@(k, w) dla strumienia jednoelementowego:

Dane wejściowe:   0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  ...
                  ↓  ↓  ↓  ↓  ↓  ↓  ↓  ↓  ↓  ↓

@(1, 3) — sliding window, skok=1, okno=3:
  [2,1,0]  [3,2,1]  [4,3,2]  [5,4,3]  ...

@(3, 3) — tumbling window, skok=3, okno=3:
  [2,1,0]           [5,4,3]           ...

@(5, 1) — próbkowanie co 5 elementów:
  [0]               [5]               ...

@(2,-2) — lustrzana, skok=2, okno=2:
  [0,1]    [2,3]    [4,5]    [6,7]    ...

Okno jest stemplowane końcem przedziału: rekord o indeksie logicznym n obejmuje pozycje n·k−(|w|−1) … n·k, więc jego najnowsze pole leży dokładnie w pozycji n·k. Dzięki temu indeks logiczny okna oznacza tę samą chwilę co indeks logiczny źródła i złączenie okna z jego własnym źródłem (potok FIR) nie wyprzedza sygnału. Ilustracja powyżej pokazuje ciąg emitowanych okien; pierwsze z nich nosi indeks origin, nie zero.

AGSE emituje dopiero pełne okno. Początkowe sloty, w których okno sięgałoby przed początek źródła, nie są rekordami i nie mają definicji — tworzą raportowany w planie origin=. Sloty, w których okno jest zdefiniowane, ale najnowsze pole jeszcze nie powstało, tworzą tail=. Prawdziwy NULL obecny w danych pozostaje natomiast elementem pełnego okna. Formalna granica ogona i pojemności historii jest opisana w rozdziale Ogony, początki logiczne i obserwowalność operatorów.

Przykłady

Poniższe podrozdziały prezentują konkretne zastosowania operatora AgSe:

• Przykład serializacji — zamiana wielopolowego rekordu na sekwencję jednoelementowych rekordów i powrót przez agregację lustrzaną.
• Przykład średniej ruchomej — sliding window jako podstawa filtru uśredniającego sygnał.
• Różne typy okien — tumbling, sliding i próbkowanie na jednym strumieniu danych.

Na początku rozważymy proces serializacji w operatorze Agregacji i Serializacji – AgSe.

NOTE: Opisana funkcjonalność ma pokrycie w testach: agse1, agse2, agse3, Pattern6 opisanych w załączniku pt. Testy Integracyjne.