簡潔データ構造の理論と応用

• 研究課題/領域番号: 16H02781
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 情報学基礎理論
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 定兼 邦彦 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (20323090)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円); 2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 簡潔データ構造 / ビッグデータ / データ構造 / データ圧縮 / 並列アルゴリズム

研究成果の概要

理論的にも実用的にも優れた簡潔データ構造を複数開発した．例えば，集合族を表現するZDDの使用メモリを削減し，高速に演算を行える手法を開発した．実験により，頻出アイテム集合を求める問題において，通常のZDDと比較して使用メモリが 1/3 になり，実行時間の増加は40% のみであった．
また，高次元直交領域探索のための省メモリのデータ構造を開発した．

研究成果の学術的意義や社会的意義

ビッグデータ処理で問題になるのはデータが大量にあるため計算機のメモリ上での処理が行えないということである．古典的な手法ではデータをハードディスク上に格納して処理を行うI/Oアルゴリズムを用いていた．しかしハードディスクのランダムアクセスはメモリへのアクセスとは比べ物にならないほど低速であり，ビッグデータ処理には時間がかかっていた．
簡潔データ構造では，データ構造のサイズはo(n)，つまりデータ量の劣線形となっており，データを計算機のメモリ上に格納することができ，スケーラブルなアルゴリズムが開発できる．

研究成果

• [国際共同研究] University of Central Florida/University of Wisconsin/Louisiana State University(米国)
• [国際共同研究] University of Waterloo(カナダ)
• [国際共同研究] National Tsing Hua University, Taiwan(その他の国・地域)
• [国際共同研究] NTNU(ノルウェー)
• [国際共同研究] University of Pisa(イタリア)
• [国際共同研究] Indian Institute of Technology Madras(インド)
• [国際共同研究] Pisa University(イタリア)
• [国際共同研究] University of Central Florida/University of Wisconsin - Whitewater/Louisiana State University(米国)
• [国際共同研究] National Tsing Hua University(台湾)
• [国際共同研究] University of Waterloo(カナダ)
• [国際共同研究] TU Dortmund(ドイツ)
• [国際共同研究] 香港大学(中国 (香港))
• [国際共同研究] Universitat Politecnica de Valencia(スペイン)
• [雑誌論文] A framework for designing space-efficient dictionaries for parameterized and order-preserving matching (2021)
  • 著者名/発表者名: Ganguly Arnab、Hon Wing-Kai、Sadakane Kunihiko、Shah Rahul、Thankachan Sharma V.、Yang Yilin
  • 雑誌名: Theoretical Computer Science 巻: 854 ページ: 52-62
  • DOI: 10.1016/j.tcs.2020.11.036
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Succinct Representations for (Non)Deterministic Finite Automata (2021)
  • 著者名/発表者名: Chakraborty Sankardeep、Grossi Roberto、Sadakane Kunihiko、Satti Srinivasa Rao
  • 雑誌名: Proceedings of LATA 巻: LNCS 12638 ページ: 55-67
  • DOI: 10.1007/978-3-030-68195-1_5
  • ISBN: 9783030681944, 9783030681951
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Succinct representations of Intersection Graphs on a Circle (2021)
  • 著者名/発表者名: Acan Huseyin、Chakraborty Sankardeep、Jo Seungbum、Nakashima Kei、Sadakane Kunihiko、Satti Srinivasa Rao
  • 雑誌名: Proceedigns of IEEE Data Compression Conference (DCC) 巻: IEEE ページ: 123-132
  • DOI: 10.1109/dcc50243.2021.00020
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Succinct Data Structures for Small Clique-Width Graphs (2021)
  • 著者名/発表者名: Chakraborty Sankardeep、Jo Seungbum、Sadakane Kunihiko、Satti Srinivasa Rao
  • 雑誌名: Proceedigns of IEEE Data Compression Conference (DCC) 巻: IEEE ページ: 133-142
  • DOI: 10.1109/dcc50243.2021.00021
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Optimal In-place Algorithms for Basic Graph Problems (2020)
  • 著者名/発表者名: Chakraborty Sankardeep、Sadakane Kunihiko、Satti Srinivasa Rao
  • 雑誌名: Proceedings of IWOCA 2020 巻: LNCS 12126 ページ: 126-139
  • DOI: 10.1007/978-3-030-48966-3_10
  • ISBN: 9783030489656, 9783030489663
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Storing Set Families More Compactly with Top ZDDs (2020)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Matsuda, Shuhei Denzumi, Kunihiko Sadakane
  • 雑誌名: Proceedings of SEA 巻: LIPIcs 160
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Compressed Orthogonal Search on Suffix Arrays with Applications to Range LCP (2020)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Matsuda, Kunihiko Sadakane, Tatiana Starikovskaya, Masakazu Tateshita
  • 雑誌名: Proceedings of CPM 巻: LIPIcs 161
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A linear-space data structure for range-LCP queries in poly-logarithmic time (2020)
  • 著者名/発表者名: Abedin Paniz、Ganguly Arnab、Hon Wing-Kai、Matsuda Kotaro、Nekrich Yakov、Sadakane Kunihiko、Shah Rahul、Thankachan Sharma V.
  • 雑誌名: Theoretical Computer Science 巻: 822 ページ: 15-22
  • DOI: 10.1016/j.tcs.2020.04.009
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Compact and succinct data structures for multidimensional orthogonal range searching (2020)
  • 著者名/発表者名: Ishiyama Kazuki、Sadakane Kunihiko
  • 雑誌名: Information and Computation 巻: 273 ページ: 104519-104519
  • DOI: 10.1016/j.ic.2020.104519
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enumerating Range Modes (2020)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Sumigawa, Sankardeep Chakraborty, Kunihiko Sadakane, Srinivasa Rao Satti
  • 雑誌名: Proceedings of ISAAC 巻: LIPIcs 181
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Indexing Graph Search Trees and Applications (2019)
  • 著者名/発表者名: Sankardeep Chakraborty, Kunihiko Sadakane
  • 雑誌名: Proceedings of 44th International Symposium on Mathematical Foundations of Computer Science (MFCS) 巻: LIPIcs 138
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Faster algorithms for shortest path and network flow based on graph decomposition (2019)
  • 著者名/発表者名: Manas Jyoti Kashyop, Tsunehiko Nagayama, Kunihiko Sadakane
  • 雑誌名: Journal of Graph Algorithms and Applications 巻: 23 号: 5 ページ: 781-813
  • DOI: 10.7155/jgaa.00512
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Storing Partitions of Integers in Sublinear Space (2019)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Sumigawa, Kunihiko Sadakane
  • 雑誌名: The Review of Socionetwork Strategies 巻: 13 号: 2 ページ: 237-252
  • DOI: 10.1007/s12626-019-00044-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Space-Efficient Fully Dynamic DFS in Undirected Graphs (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Kengo, Sadakane Kunihiko
  • 雑誌名: Algorithms 巻: 12 号: 3 ページ: 52-52
  • DOI: 10.3390/a12030052
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An Efficient Representation of Partitions of Integers (2018)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Sumigawa and Kunihiko Sadakane
  • 雑誌名: Proceedings of IWOCA 巻: LNCS 10979 ページ: 361-373
  • DOI: 10.1007/978-3-319-94667-2_30
  • ISBN: 9783319946665, 9783319946672
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Linear-Space Data Structure for Range-LCP Queries in Poly-Logarithmic Time (2018)
  • 著者名/発表者名: Paniz Abedin, Arnab Ganguly, Wing-Kai Hon, Yakov Nekrich, Rahul Shah, Sharma V. Thankachan, Kunihiko Sadakane
  • 雑誌名: Proceedings of COCOON 巻: LNCS 10976 ページ: 615-625
  • DOI: 10.1007/978-3-319-94776-1_51
  • ISBN: 9783319947754, 9783319947761
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Node Similarity with q -Grams for Real-World Labeled Networks (2018)
  • 著者名/発表者名: Alessio Conte, Gaspare Ferraro, Roberto Grossi, Andrea Marino, Kunihiko Sadakane, Takeaki Uno
  • 雑誌名: Proceedings of the 24th ACM SIGKDD International Conference on Knowledge Discovery & Data Mining 巻: KDD '18 ページ: 1282-1291
  • DOI: 10.1145/3219819.3220085
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] "DenseZDD: A Compact and Fast Index for Families of Sets" (2018)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Denzumi, Jun Kawahara, Koji Tsuda, Hiroki Arimura, Shin-ichi Minato, and Kunihiko Sadakane
  • 雑誌名: Algorithms 巻: Vol.11, No.8 号: 8 ページ: 1-23
  • DOI: 10.3390/a11080128
  • NAID: 120006659589
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Succinct Data Structure for Multidimensional Orthogonal Range Searching (2017)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Ishiyama, Kunihiko Sadakane
  • 雑誌名: Proceedings of 2017 Data Compression Conference (DCC 2017) 巻: DCC 2017 ページ: 270-279
  • DOI: 10.1109/dcc.2017.47
  • 査読あり
• [雑誌論文] Compression with the tudocomp Framework (2017)
  • 著者名/発表者名: Patrick Dinklage, Johannes Fischer, Dominik K_ppl, Marvin L_bel, Kunihiko Sadakane
  • 雑誌名: Proveedings of the 16th International Symposium on Experimental Algorithms (SEA 2017), LIPICS 巻: 75
  • DOI: 10.4230/LIPIcs.SEA.2017.13
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Practical Space-Efficient Data Structures for High-Dimensional Orthogonal Range Searching (2017)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Ishiyama, Kunihiko Sadakane
  • 雑誌名: Proceedings of the 10th International Conference on Similarity Search and Applications (SISAP 2017), Lecture Notes in Computer Science 巻: 10609 ページ: 234-246
  • DOI: 10.1007/978-3-319-68474-1_16
  • ISBN: 9783319684734, 9783319684741
  • 査読あり
• [雑誌論文] Succinct Quadtrees for Road Data (2017)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Ishiyama, Koji Kobayashi, Kunihiko Sadakane
  • 雑誌名: Proceedings of the 10th International Conference on Similarity Search and Applications (SISAP 2017), Lecture Notes in Computer Science 巻: 10609 ページ: 262-272
  • DOI: 10.1007/978-3-319-68474-1_18
  • ISBN: 9783319684734, 9783319684741
  • 査読あり
• [雑誌論文] Engineering Hybrid DenseZDDs (2016)
  • 著者名/発表者名: Taito Lee, Shuhei Denzumi, Kunihiko Sadakane
  • 雑誌名: Proceedings of SEA 巻: LNCS 9685 ページ: 201-216
  • DOI: 10.1007/978-3-319-38851-9_14
  • ISBN: 9783319388502, 9783319388519
  • 査読あり
• [雑誌論文] Packed Compact Tries: A Fast and Efficient Data Structure for Online String Processing (2016)
  • 著者名/発表者名: TakuyaTakagi, Shunsuke Inenaga, Kunihiko Sadakane, Hiroki Arimura
  • 雑誌名: Lecture Notes in Computer Science, Springer 巻: Vol.9843 ページ: 213-225
  • DOI: 10.1007/978-3-319-44543-4_17
  • NAID: 130006038281
  • ISBN: 9783319445427, 9783319445434
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Space-Efficient Dictionaries for Parameterized and Order-Preserving Pattern Matching (2016)
  • 著者名/発表者名: Arnab Ganguly, Wing-Kai Hon, Kunihiko Sadakane, Rahul Shah, Sharma V. Thankachan, Yilin Yang
  • 雑誌名: CPM 2016 巻: - ページ: 1-12
  • DOI: 10.4230/LIPIcs.CPM.2016.2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Pair-End Inexact Mapping on Hybrid GPU Environments and Out-Of-Core Indexes (2016)
  • 著者名/発表者名: Jose Salavert Torres, Andres Tomas, Ignacio Medina, Kunihiko Sadakane, Ignacio Blanquer
  • 雑誌名: Current Bioinformatics 巻: 11(4) 号: 4 ページ: 459-469
  • DOI: 10.2174/1574893611666160212235359
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] MEGAHIT v1.0: A Fast and Scalable Metagenome Assembler driven by Advanced Methodologies and Community Practices (2016)
  • 著者名/発表者名: Dinghua Li, Ruibang Luo, Chi-Man Liu, Chi-Ming Leung, Hing-Fung Ting, Kunihiko Sadakane, Hiroshi Yamashita, Tak-Wah Lam
  • 雑誌名: Methods 巻: 102 ページ: 3-11
  • DOI: 10.1016/j.ymeth.2016.02.020
  • 査読あり / 国際共著
• [図書] 簡潔データ構造 (2018)
  • 著者名/発表者名: 定兼 邦彦
  • 総ページ数: 232
  • 出版者: 共立出版
  • ISBN: 9784320121744
• [備考] Kunihiko Sadakane
  • URL: https://researchmap.jp/sada/
• [備考]
  • URL: https://researchmap.jp/sada/