NOSQL数据库技术复习-图数据库技术

MayyyyyJessie
159 阅读8分钟

图数据库

使用图结构抽象表示和存储关系数据，并基于图结构进行语义操作(包括查询)的技术。

分类

按照底层采用存储技术不同：

  • 原生图存储类

采用非关系模型，针对图数据进行了性能优化，一般采用免邻接索引进行图数据存储，可以很好的支持原生图处理引擎进行图数据计算。

  • 非原生图存储类

底层采用键值数据库、文档数据库、列族数据库或者其他类型通用数据库存储图数据，通常需要建立全局索引来提高图数据访问性能。

图数据存储逻辑架构

就是图数据存储模型，基础数据为：节点(Node)、关系(Relationship)、属性(Property)

  1. 节点（Nodes） 节点是图数据库中的基本数据单元，通常用于表示实体，如人、地点、物品等。每个节点可以包含一个或多个属性，用于描述该节点。节点的存储通常会包括其唯一标识符、属性数据以及指向关联关系的指针。
  2. 关系（Relationships） 关系用于连接不同节点，表示节点之间的关联。关系也可以具有属性，用于描述关系本身的特征。关系的存储通常包括它们的类型、指向连接的起始节点和结束节点的指针以及关系属性。
  3. 属性（Properties） 属性是与节点和关系相关联的数据。它们用于存储关于节点和关系的详细信息，例如姓名、年龄、地址等。属性通常以键-值对的形式存储，key是字符串类型数据，value可以是多种数据类型。

另外为了提高数据访问性能及满足数据库管理要求，还包括：索引、图遍历操作算法、路径、配置参数等数据。

标签

是类别的概念，可以理解为关系数据库中表的概念，通过标签可以找到同类型的节点和关系。

一个节点可以有零或多个类别标签，一个关系必须有且仅有一个类别标签。

免邻接索引

免邻接索引的实现机制是neo4j(原生图数据库)底层存储结构设计的核心技术。

将关系预先保存到关系列表中来保证关系查询的性能，数据库中每个节点都会维护与他相邻节点的引用。

属性图模型

它扩展了传统的图数据模型，允许节点和关系具有附加属性信息。在属性图模型中，每个节点和关系都可以包含属性，这些属性是键-值对，用于描述节点和关系的详细信息。

neo4j采用属性图对数据建模，对图数据要素的表示如下：

  1. 节点 圆形表示，对应实体；节点标签名称一般是名词词汇。
  2. 关系 节点与节点间的有向边表示，实体间关联关系表现为节点关系；关系类型名称一般是表示动作的词汇。
  3. 属性 分为节点属性和标签属性，分别写在节点中和边旁边。
  4. 标签 分为节点标签和关系标签，节点标签一般以矩形框标在节点上，关系标签写在边旁边。一般以冒号开头。

CQL(cypher query language)进行neo4j数据操作技术

节点操作

1.创建

  • 创建没有属性的
create (<node-name>:<label-name>);

node_name可省略

  • 创建包含属性的
create (
   <node-name>:<label-name>
   {
       <property1-name>:<property1-value>,
       ...
       <propertyn-name>:<propertyn-value>
   }
);
  • 拓展：

返回节点信息 node-name为n return n;

多标签属性< node-name>:< label-name>:< label-name>

使用unwind子句展开一个集合为一个列表，一次创建多个节点

unwind [{name:"bb",age:11},{name:"aa",age:12}] as row
create (n:<label_name>)
set n.name = row.name,n.age = row.age
return n;

使用with子句(承上启下)和foreach，一次创建多个节点

with ["a","b"] as coll 
foreach (value in coll | create(:Person{name:value}))

调用时间函数，创建带有时间属性的句子

with apoc. date. format
(timestamp(),'ms','yyyy-MM-dd HH:mm:ss','CTT') as createTime

create(testnode:TestNode {pro:"test",createTime:createTime})
return testnode;

2.查找

修改和删除都会用到

match(<node-name>:<label-name>)
where <condition> [<boolean-operator> <condition>]

return
<node-name>:<property1-name>,
...
<node-name>:<propertyn-name>

其中<condition>=<property-name> <comparison-operator> <value>

  • 查询举例

where子句，可以使用正则表达式模糊匹配

match(peach:Movie)
where peach.released>=1990 AND peach.released<2000
return peach.title;

调用apoc库函数，查询节点的标签

match(n{name:"tom"})
return apoc.node.labels(n);

查找具有指定lebel的节点

match(n:People)
return n;

查看节点或关系的属性键

match(a)
where a.name="changtao"
return keys(a);
  • 返回处理

LIMIT限制返回个数，SKIP跳过结果

match(a:Person)
return a 
SKIP3
LIMIT 5;

UNION合并结果

match(pp:Person)
return pp.age,pp.name
UNION
match(pp:Customer)
return pp.age,pp.name

3.修改

set子句更新节点的标签和属性，和match配合使用

match(a)
where id(a)=7
set a.name="peach",a.age=19 修改属性/ set a:Lover 增加标签
return a;

create(tao{name:"tao",age:19})
create(peach{name:"peach",age:20})
match(a{name:"tao"}),(b{name:"peach"})
set a=b
return a,b;

4.删除

delete删除节点和关系，remove删除标签和属性，两者需和match配合使用

match(e:Employee)
delete e;

match(n{name:"peach"})
remove n:Person:Strudent; / remove n.age;

必须先删除节点相关关系后，再删除该节点。

5.merge子句

当模式存在时，匹配该模式，当模式不存在时，创建新的模式。

merge(peach:Person{name:"peach"})
return peach;

可以在merge子句后显式指定on create和on match子句，用于修改匹配的节点或关系的属性。

merge(peach:Person{name:"peach"})
on create set peach.created = timestamp() //找到匹配的节点不会执行on create
return peach.name,peach..created;

on match子句更改已经存在于数据库中节点的属性值。

关系操作

表示形式

StartNode -[Variable:RelationshipType{key1:value1,...}]-> EndNode

1.创建

必须指定关系类型(关系标签)

  • 创建没有属性的
create

(<node1-Variable-name>:<node1-label-name>)
-[<Relationship-Variable-name>:<Relationship-label-name>]
-> (<node2-Variable-name>:<node2-label-name>)

return
<Relationship-Variable-name>

关系的开始节点和终止节点可以和match子句配合找到指定节点，再通过变量引用相应节点创建关系，也可以在创建关系时直接创建节点。

示例:

创建关系时创建节点

create
(a:book{name:"aa"})
-[r:base]
-> (b:book{name:"bb"});

变量引用相应节点创建关系

match(a:person),(b,movie)
where a.name="aa" and b.title="bb"
create
(a)-[r:base]-> (b)
return r;

如果没有where子句，创建关系时会在任意开始节点和终止节点之间都建立关系，创建完全图。

match(a:Student),(b:Book)
create(a)-[r:Read]->(b)
return a,b,r;
  • 创建包含属性的
create

(<node1-Variable-name>:<node1-label-name> {<define-property-list>})
-[<Relationship-Variable-name>:<Relationship-label-name> {<define-property-list>}]
-> (<node2-Variable-name>:<node2-label-name> {<define-property-list>})

return
<Relationship-Variable-name>

直接创建

create(a:Person{name:'peach'})
-[r:Read{author:'jessie'}]->
(b:Book{name:'fool'})
return a,b,r;

匹配已有节点

match(a:Person),(b:Movie)
where a.name='jessie' and b.title = 'funny'
create(a)-[s:See{role:['forest']}]->(b)
return r;

2.查找

关系分为两种："--"(忽略关系类型和方向),"->""<-",分别表示有无方向。

特殊表达：

一般需要在()加上节点变量名称、标签名称、属性列表等限定条件，[]内加上关系变量名称、关系类型名称或关系属性列表等限定条件。
()--(); 一切关系
()->(); 单向关系
()-[]-() 可设定关系约束的一切关系
()-[]->() 可设定关系约束的一切单向关系
  • 举例

查询所有关系，返回关系类型

match()-[r]-()
return r,type(r);

查询与peach有关系的节点

match(p:Person)--(q)
where p.name = 'peach'
return q;

查询peach出演的电影

match(p:Person{name:'peach'})-[r:Act_in]->(m:Movie)
return m.name;

查询与电影abc有关的人员节点及其关系，输出人员、关系类型、关系各个属性值。

match(p:Person)-[a]-(m:Movie{name:'abc'})
return p.name,type(a),a;

查询和peach同时参演abc的演员，返回电影名称、演员名称、各自角色

match(p:Person{name:'peach'})-[a:Act_in]->(m:Movie)<-[b:Act_in]-(q:Person)
return m.name,q.name,a.role,b.role;

查询没有任何关系的节点

match(n)
where not (n)--()
return n; / return id(n); / return apoc.node.labels(n); / return properties(n)

查询我的朋友的朋友中还不是我的朋友的人

create(a:Person{name:'wang'})-[:fof]->(b:Person{name:'zhang'})-[:fof]->(b:Person{name:'li'})

match(a:Person{name:'wang'})-[:fof]-()-[:fof]-(b)
where not (a)-[:fof]-(b)
return b.name;

推荐还没和peach合作过的演员，推荐强度按照被查到的次数降序排序统计输出

match(p:Person{name:'peach'})-[:Act_in]->(m1)<-[:Act_in]-(coActors),
(coActors)-[:Act_in]->(m2)<-[:Act_in]-(cocoActors)
where not p-[:Act_in]->()<-[:Act_in]-(cocoActors) and p <> cocoActors
return cocoActors.name as recommended,count(*) as strength
order by strength DESC;

查询能帮助peach引荐jessie 的以前和他们都合作过的演员

match(p:Person{name:'peach'})-[:Act_in]->(m1)<-[:Act_in]-(coActors),
(coActors)-[:Act_in]->(m2)<-[:Act_in]-(q:Person{name:'jessie'})
return p,m1,coActors,m2,q;

3.修改

主要指关系属性的修改，可以增加也可以修改。

create(n:Student{name:'wang'})-[s:Study]->(c:Course{name:'NOSQL'})

match(n:Student{name:'wang'})-[s:Study]->(c:Course{name:'NOSQL'})
set s.year='2024'
return s.year;

4.删除

一般配合match子句，关系及节点也可以一起删除。

delete <node1-name>,<node2-name>,<relationship-name>

remove删除关系属性remove r.roles

可以同时删除单个节点和连接它的所有关系

create(n:Student{name:'wang'})-[s:Study]->(c:Course{name:'NOSQL'})
create(c:Course{name:'database'})

match(n:Student{name:'wang'}),(c:Course{name:'database'})
create(n)-[s:Study]-(c)

match(n:Student{name:'wang'})-[r]-(c)
delete r,n,c;

删除所有节点和关系，option match表示节点可以有关系（如果有关系该命令将连带其关系一起删除）

match(n) option match(n)-[r]-()
delete n,r;
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