We study approximate-near-neighbor data structures for time series under the continuous Fr\'echet distance. For an attainable approximation factor $c>1$ and a query radius $r$, an approximate-near-neighbor data structure can be used to preprocess $n$ curves in $\mathbb{R}$ (aka time series), each of complexity $m$, to answer queries with a curve of complexity $k$ by either returning a curve that lies within Fr\'echet distance $cr$, or answering that there exists no curve in the input within distance $r$. In both cases, the answer is correct. Our first data structure achieves a $(5+\epsilon)$ approximation factor, uses space in $n\cdot \mathcal{O}\left({\epsilon^{-1}}\right)^{k} + \mathcal{O}(nm)$ and has query time in $\mathcal{O}\left(k\right)$. Our second data structure achieves a $(2+\epsilon)$ approximation factor, uses space in $n\cdot \mathcal{O}\left(\frac{m}{k\epsilon}\right)^{k} + \mathcal{O}(nm)$ and has query time in $\mathcal{O}\left(k\cdot 2^k\right)$. Our third positive result is a probabilistic data structure based on locality-sensitive hashing, which achieves space in $\mathcal{O}(n\log n+nm)$ and query time in $\mathcal{O}(k\log n)$, and which answers queries with an approximation factor in $\mathcal{O}(k)$. All of our data structures make use of the concept of signatures, which were originally introduced for the problem of clustering time series under the Fr\'echet distance. In addition, we show lower bounds for this problem. Consider any data structure which achieves an approximation factor less than $2$ and which supports curves of arclength up to $L$ and answers the query using only a constant number of probes. We show that under reasonable assumptions on the word size any such data structure needs space in $L^{\Omega(k)}$.


翻译:在连续的 Fr\\ echet 距离下,我们为时间序列研究近距离数据结构。对于可实现的近距离系数$c>1美元和查询半径$美元,可以使用近距离数据结构来预处理美元曲线$mathbb{R}$(一个复杂时间序列),每个复杂时间序列美元,以复杂曲线来回答查询。如果返回位于 Fr\ echet 距离内的曲线 美元,或者回答在远距离输入中不存在曲线 $美元。在这两种情况下,答案是正确的。我们的第一个数据结构可以达到$(5\\ epsilon)近距离系数,在$\\\\\\\ laxal=oqal=oal_ mar\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\ mar\ kmar\ 时间序列中,在这种数值中,我们的任何时间(一个(一个直径\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx内,在时间数据中,在时间序列中,在时间序列中, 数字中,我们空间数据中,在一个或一个或一个或一个或时间序列数据中,在一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个或一个

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