title: Optimisation of the context-free language reachability matrix-based algorithm
metadata.name: dc.contributor.advisor
metadata.value: Шеметова Екатерина Николаевна
metadata.lang: ru_RU
metadata.name: dc.contributor.advisor
metadata.value: Semetova Ekaterina Nikolaevna
metadata.lang: en_GB
metadata.name: dc.contributor.author
metadata.value: Муравьев Илья Владимирович
metadata.lang: ru_RU
metadata.name: dc.contributor.author
metadata.value: Muravev Ila Vladimirovic
metadata.lang: en_GB
metadata.name: dc.contributor.editor
metadata.value: Григорьев Семен Вячеславович
metadata.lang: ru_RU
metadata.name: dc.contributor.editor
metadata.value: Grigorev Semen Vaceslavovic
metadata.lang: en_GB
metadata.name: dc.date.accessioned
metadata.value: 2024-07-25T11:49:47Z
metadata.lang: -
metadata.name: dc.date.available
metadata.value: 2024-07-25T11:49:47Z
metadata.lang: -
metadata.name: dc.date.issued
metadata.value: 2024
metadata.name: dc.identifier.other
metadata.value: 086862
metadata.lang: en_GB
metadata.name: dc.identifier.uri
metadata.value: http://hdl.handle.net/11701/46282
metadata.lang: -
metadata.name: dc.description.abstract
metadata.value: Различные задачи статического анализа кода, биоинформатики и анализа RDF-графов сводятся к задаче контекстно-свободной достижимости (КС-достижимости). Одним из перспективных методов решения задачи КС-достижимости для больших графов, встречающихся на практике, является решение задачи в терминах операций линейной алгебры с разреженными матрицами, так как эти операции крайне эффективно выполняются на современном оборудовании. В данной работе предложены, реализованы и протестированы шесть оптимизаций матричного алгоритма КС-достижимости, основанных на свойствах полукольца КС-достижимости, специфике представления КС-языков и особенностях популярной библиотеки линейной алгебры SuiteSparse:GraphBLAS. Доказано уменьшение временной сложности матричного алгоритма КС-достижимости с O(n^5) до O(n^3). Разработана система для автоматизации сравнения решателей КС-достижимости. С помощью этой системы установлено, что предложенные оптимизации позволяют в подавляющем большинстве случаев на порядки ускорить матричный КС-решатель и обогнать передовые универсальные КС-решатели.
metadata.lang: ru_RU
metadata.name: dc.description.abstract
metadata.value: Various problems of static code analysis, bioinformatics, and RDF-graph analysis can be reformulated as instances of the Context-Free Language Reachability (CFL-r) problem. One promising way to make solving the CFL-r problem more practical for large-scale, real-life graphs is to reduce the CFL-r problem to linear algebra operations on sparse matrices, as these operations are efficiently executed on modern hardware. In this work, six optimizations for a matrix-based CFL-r algorithm are proposed, implemented, and tested. The proposed optimizations utilize the specific properties of the underlying semiring, exploit context-free language representation patterns, and leverage implementation details of the popular linear algebra library, SuiteSparse:GraphBLAS. It is proven that the matrix-based CFL-r algorithm time complexity is reduced from O(n^5) to O(n^3). An automatic CFL-r solver comparison system is developed and used to show that in the vast majority of cases, the proposed optimizations result in orders of magnitude speedup, with the optimized matrix-based CFL-r solver outperforming state-of-the-art universal CFL-r solvers.
metadata.lang: en_GB
metadata.name: dc.language.iso
metadata.value: ru
metadata.name: dc.subject
metadata.value: контекстно-свободная достижимость
metadata.lang: ru_RU
metadata.name: dc.subject
metadata.value: поиск путей с контекстно-свободными ограничениями
metadata.lang: ru_RU
metadata.name: dc.subject
metadata.value: контекстно-свободная грамматика
metadata.lang: ru_RU
metadata.name: dc.subject
metadata.value: достижимость с ограничениями
metadata.lang: ru_RU
metadata.name: dc.subject
metadata.value: анализ графов
metadata.lang: ru_RU
metadata.name: dc.subject
metadata.value: разреженные матрицы
metadata.lang: ru_RU
metadata.name: dc.subject
metadata.value: статический анализ кода
metadata.lang: ru_RU
metadata.name: dc.subject
metadata.value: графовые базы данных
metadata.lang: ru_RU
metadata.name: dc.subject
metadata.value: context-free language reachability
metadata.lang: en_GB
metadata.name: dc.subject
metadata.value: context-free path querying
metadata.lang: en_GB
metadata.name: dc.subject
metadata.value: context-free grammar
metadata.lang: en_GB
metadata.name: dc.subject
metadata.value: constrained reachability
metadata.lang: en_GB
metadata.name: dc.subject
metadata.value: GraphBLAS
metadata.lang: en_GB
metadata.name: dc.subject
metadata.value: CFPQ
metadata.lang: en_GB
metadata.name: dc.subject
metadata.value: graph analysis
metadata.lang: en_GB
metadata.name: dc.subject
metadata.value: sparse matrices
metadata.lang: en_GB
metadata.name: dc.subject
metadata.value: static code analysis
metadata.lang: en_GB
metadata.name: dc.subject
metadata.value: graph databases
metadata.lang: en_GB
metadata.name: dc.title
metadata.value: Optimisation of the context-free language reachability matrix-based algorithm
metadata.lang: en_GB
metadata.name: dc.title.alternative
metadata.value: Оптимизация алгоритма контекстно-свободной достижимости, основанного на операциях линейной алгебры
metadata.lang: ru_RU
resources.filename: Muravev_report.pdf
resources.url: https://dspace.spbu.ru/bitstream/11701/46282/2/Muravev_report.pdf
resources.format: Adobe PDF
resources.description: Article
resources.size: 711,41 kB
resources.filename: reviewSV_Muravev_Ila._Otzyv_naucnogo_rukovoditela_na_VKR_bakalavra._Vesna_2024_sgn.pdf
resources.url: https://dspace.spbu.ru/bitstream/11701/46282/3/reviewSV_Muravev_Ila._Otzyv_naucnogo_rukovoditela_na_VKR_bakalavra._Vesna_2024_sgn.pdf
resources.format: Adobe PDF
resources.description: ReviewSV
resources.size: 58,51 kB
resources.filename: reviewSV_st086862_Muravev_Ila_Vladimirovic_(supervisor)(Ru).txt
resources.url: https://dspace.spbu.ru/bitstream/11701/46282/4/reviewSV_st086862_Muravev_Ila_Vladimirovic_%28supervisor%29%28Ru%29.txt
resources.format: Text
resources.description: ReviewSV
resources.size: 3,99 kB