Różne typy okien

Operator @(k, w) przez dobór dwóch parametrów pozwala zbudować każdy z klasycznych typów okien stosowanych w przetwarzaniu strumieni. Poniżej zestawienie wzorców na jednym wspólnym strumieniu źródłowym.

Strumień źródłowy

Plik data.txt — 12 kolejnych liczb całkowitych:

$ seq 1 12 > data.txt

Deklaracja źródła — jeden rekord co sekundę, jedno pole:

DECLARE val INTEGER
STREAM src, 1
FILE 'data.txt'

Tumbling window — okna bez nakładania

Skok równy rozmiarowi okna: k = w. Każdy element wejściowy należy dokładnie do jednego okna wyjściowego.

SELECT *
STREAM tumbling
FROM src@(4,4)

Interwał wyjściowy: 1s × 4 / 1 = 4s. Rekordy wyjściowe:

$ xqry -s tumbling
1  2  3  4
5  6  7  8
9 10 11 12

Zastosowania: agregacja próbek w stałych przedziałach czasu (np. minutowe, godzinowe).

Sliding window — okna z nakładaniem

Skok mniejszy od rozmiaru okna: k < w. Każdy element wejściowy pojawia się w kilku kolejnych oknach.

SELECT *
STREAM sliding
FROM src@(1,4)

Interwał wyjściowy: 1s × 1 / 1 = 1s. Rekordy wyjściowe:

$ xqry -s sliding
1  2  3  4
2  3  4  5
3  4  5  6
4  5  6  7
...

Zastosowania: średnia ruchoma, detekcja trendów, filtry FIR (jak w implementacji filtru sygnałowego).

Próbkowanie — okna z przerwami

Skok większy od rozmiaru okna: k > w. Część elementów wejściowych jest pomijana.

SELECT *
STREAM sampled
FROM src@(3,1)

Interwał wyjściowy: 1s × 3 / 1 = 3s. Rekordy wyjściowe:

$ xqry -s sampled
1
4
7
10

Zastosowania: decimacja sygnału, redukcja częstotliwości próbkowania, diagnostyka co N-ty pomiar.

Okno lustrzane — odwrócona kolejność pól

Ujemna wartość w odwraca kolejność pól w rekordzie wyjściowym przy zachowaniu tego samego rozmiaru okna.

SELECT *
STREAM mirrored
FROM src@(2,-2)

Interwał wyjściowy: 1s × 2 / 1 = 2s. Rekordy wyjściowe (kolejność pól odwrócona):

$ xqry -s mirrored
2  1
4  3
6  5
8  7
...

Porównaj z src@(2,2), które dałoby 1 2, 3 4, 5 6… — kolejność zgodna z napływem. Agregacja lustrzana jest niezbędna przy odwracaniu serializacji (deserializacja), jak opisano w przykładzie serializacji.

Zestawienie wzorców

Plan realizacji zapytań

Wszystkie cztery warianty można uruchomić jednocześnie umieszczając je w jednym pliku .rql:

DECLARE val INTEGER STREAM src, 1 FILE 'data.txt'

SELECT * STREAM tumbling FROM src@(4,4)
SELECT * STREAM sliding  FROM src@(1,4)
SELECT * STREAM sampled  FROM src@(3,1)
SELECT * STREAM mirrored FROM src@(2,-2)

$ xretractor -c windows.rql -f -p -d > out.dot && dot -Tsvg out.dot -o out.svg

Plan zapytania pokaże cztery niezależne gałęzie wywodzące się ze wspólnego węzła src. Każda gałąź realizuje inny typ okna bez wzajemnych zależności.

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