高效处理Java中时空事件重叠查询的策略与实践

// 假设有一个SpatioTemporalEvent类
public class SpatioTemporalEvent {
    double kilometerInitial;
    double kilometerFinal;
    long instantDateInitial; // 使用long表示时间戳
    long instantDateFinal;

    // ... 构造函数、getter方法 ...

    // 将事件转换为二维矩形的边界坐标
    public double[] getMinMaxCoordinates() {
        return new double[]{
            kilometerInitial, instantDateInitial, // minX, minY
            kilometerFinal, instantDateFinal    // maxX, maxY
        };
    }
}

// 示例：使用R-Tree进行索引和查询
import com.github.davidmoten.tinspin.Index;
import com.github.davidmoten.tinspin.Index.Box;
import com.github.davidmoten.tinspin.Index.Query;
import com.github.davidmoten.tinspin.Index.QueryType;

import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
import java.util.stream.Collectors;

public class SpatioTemporalOverlapFinder {

    private Index<SpatioTemporalEvent> eventIndex;

    public SpatioTemporalOverlapFinder() {
        // 初始化一个R-Tree索引，维度为2
        // Tinspin的RTree实现通常需要指定维度和节点容量
        this.eventIndex = Index.createRTree(2, 64); // 2维，节点容量64
    }

    /**
     * 将一个时空事件添加到索引中
     * @param event 待添加的事件
     */
    public void addEvent(SpatioTemporalEvent event) {
        double[] coords = event.getMinMaxCoordinates();
        // Tinspin的Box接口通常需要minCoords和maxCoords
        eventIndex.add(coords[0], coords[1], coords[2], coords[3], event);
    }

    /**
     * 查找与给定查询事件重叠的所有事件
     * @param queryEvent 用于查询的事件
     * @return 所有重叠事件的列表
     */
    public List<SpatioTemporalEvent> findOverlappingEvents(SpatioTemporalEvent queryEvent) {
        double[] queryCoords = queryEvent.getMinMaxCoordinates();

        // 创建一个查询矩形
        Query queryBox = Index.createBoxQuery(
            queryCoords[0], queryCoords[1], // minX, minY
            queryCoords[2], queryCoords[3]  // maxX, maxY
        );

        // 执行窗口查询，获取所有重叠的事件
        // Tinspin的query方法返回一个Iterable，需要转换为List
        Iterable<Box<SpatioTemporalEvent>> results = eventIndex.search(queryBox);

        List<SpatioTemporalEvent> overlappingEvents = new ArrayList<>();
        for (Box<SpatioTemporalEvent> box : results) {
            overlappingEvents.add(box.value());
        }
        return overlappingEvents;
    }

    public static void main(String[] args) {
        SpatioTemporalOverlapFinder finder = new SpatioTemporalOverlapFinder();

        // 添加一些示例事件
        finder.addEvent(new SpatioTemporalEvent(0, 10, 100, 200)); // Event A
        finder.addEvent(new SpatioTemporalEvent(5, 15, 150, 250)); // Event B (与A重叠)
        finder.addEvent(new SpatioTemporalEvent(20, 30, 100, 200)); // Event C (与A、B不重叠)
        finder.addEvent(new SpatioTemporalEvent(8, 12, 180, 220)); // Event D (与A、B重叠)

        // 定义一个查询事件
        SpatioTemporalEvent query = new SpatioTemporalEvent(7, 13, 170, 230);

        // 查找重叠事件
        List<SpatioTemporalEvent> overlaps = finder.findOverlappingEvents(query);

        System.out.println("查询事件: K[" + query.kilometerInitial + "-" + query.kilometerFinal + 
                           "], T[" + query.instantDateInitial + "-" + query.instantDateFinal + "]");
        System.out.println("找到的重叠事件:");
        for (SpatioTemporalEvent event : overlaps) {
            System.out.println("  K[" + event.kilometerInitial + "-" + event.kilometerFinal + 
                               "], T[" + event.instantDateInitial + "-" + event.instantDateFinal + "]");
        }
    }
}