[知識圖譜構建] 二.《Neo4j基礎入門》基礎學習之建立圖資料庫節點及關係

Eastmount發表於2018-12-19

該系列文章主要講解知識圖譜及Neo4j圖資料庫的用法，本篇文章是作者學習《Neo4j基礎入門》書籍的線上筆記，主要講解Neo4j的基礎知識及基本語法，希望大家喜歡。
前文：
[知識圖譜構建] 一.Neo4j圖資料庫安裝初識及藥材供應圖譜例項
 neo4j 實戰、例項、示例建立電影關係圖 -1
https://www.w3cschool.cn/neo4j/

PS：2019年1~2月作者參加了CSDN2018年部落格評選，希望您能投出寶貴的一票。我是59號，Eastmount，楊秀璋。投票地址：https://bss.csdn.net/m/topic/blog_star2018/index

五年來寫了314篇部落格，12個專欄，是真的熱愛分享，熱愛CSDN這個平臺，也想幫助更多的人，專欄包括Python、資料探勘、網路爬蟲、影象處理、C#、Android等。現在也當了兩年老師，更是覺得有義務教好每一個學生，讓貴州學子好好寫點程式碼，學點技術，"師者，傳到授業解惑也"，提前祝大家新年快樂。2019我們攜手共進，為愛而生。

一.基礎知識

1.節點（Node）
節點是圖資料庫的基本元素，表示一個實體記錄，相當於關聯式資料庫中的一條記錄。在Neo4j中節點可以包括多個屬性（Property）和多個標籤（Label）。下圖中節點包括兩個屬性，id和name。

match(n{name:"格爾木源鑫堂"}) return n

2.關係（Relationship）
關係是圖資料庫中的基本元素，當資料庫中存在節點後，需要將節點連線起來構成圖。關係用來連線兩個節點，也稱為圖論的邊（Edge），起始端和結束端都必須是節點，關係不能從空發起，關係可以包含多個屬性。

match(n) return n

3.屬性（Property）
節點和關係都可以有多個屬性。屬性是由鍵值對組成的 <屬性:屬性值>。屬性值可以是基本的資料型別或基本資料型別組成的陣列。比如：boolean、byte、short、int、char、double、float、long、string。

4.路徑（Path）
當建立圖後，圖中任意兩個節點之間都是可能存在路徑的，它是由節點和關係組成的，路徑是有長度的。單獨一個節點可以組成路徑長度為0，兩個節點之間的路徑長度為1，依次類推。

match(n:Enterprise{name:"威門藥業"})-[:買入]->(herb) return n,herb

輸出“威門藥業”買入的藥品路徑，如下圖所示：

5.遍歷（Traversal）
節點可以被關係串聯或並聯起來，由於關係可以有方向的，所以可在圖中進行遍歷操作。圖遍歷時可以指定有方向或無方向，因此在建立關係時不必為兩個節點建立互相指向的關係，而是在遍歷時不指定遍歷方向即可。

遍歷一張圖就是按照一定的規則，根據它們之間的關係，依次訪問所有相關聯的節點的操作。Neo4j提供了遍歷操作，包括廣度優先和深度優先搜尋，採用Cypher實現。

二.建立圖資料庫節點

(一) 基礎

點選“Add Graph”建立專案 “Graph1219”，如下圖所示。

點選“Start”按鈕開始繪製圖。

1.單標籤節點建立語法
使用create關鍵字建立單個節點使用下面語句，其中表示節點名稱，表示標籤名稱。

CREATE (<node-name>:<label-name>)

下面程式碼是建立一個節點為Book。

create(m:Book)
Added 1 label, created 1 node, completed after 140 ms.
match(n) return n

輸出結果如下所示：

2.多標籤節點建立語法
下面是使用create關鍵字建立一個節點多個標籤的情況。

CREATE (<node-name>:<label-name1>:<label-name2>.....:<label-namen>)

例項如下：

create(m:Cinema:Film:Movie:Picture)
Added 4 labels, created 1 node, completed after 34 ms.
match(n) return n

輸出結果如所示：

(二) 例項

接下來講解具體的例項，老師、學生、課程之間的關係。

1.使用Cypher語句建立學生節點
使用Cypher中create指令建立六個Student節點，這些節點包括姓名、性別、學院和出生日期四個屬性。

create(stu1:Student{ name:'王建平', Sex:'男', Sdept:'自動化', Sbirth:'1996-01-12' })
create(stu2:Student{ name:'劉華', Sex:'女', Sdept:'自動化', Sbirth:'1995-07-01' })
create(stu3:Student{ name:'範林軍', Sex:'女', Sdept:'計算機', Sbirth:'1994-06-30' })
create(stu4:Student{ name:'李偉', Sex:'男', Sdept:'數學', Sbirth:'1995-05-01' })
create(stu5:Student{ name:'黃豔', Sex:'女', Sdept:'數學', Sbirth:'1996-04-01' })
create(stu6:Student{ name:'何純', Sex:'男', Sdept:'數學', Sbirth:'1995-06-30' })

執行 “match(n) return n” 顯示結果如下圖所示：

2.使用Cypher語句建立課程節點
使用Cypher中create指令建立五個Course節點，表示課程，這些節點包括姓名、課時和編號三個屬性。

create(Course1:Course{ name:'英語', Ctime:'64', Cno:'C01'})
create(Course2:Course{ name:'資料結構', Ctime:'48', Cno:'C02'})
create(Course3:Course{ name:'Python', Ctime:'64', Cno:'C03'})
create(Course4:Course{ name:'計算機網路', Ctime:'32', Cno:'C04'})
create(Course5:Course{ name:'資料庫', Ctime:'48', Cno:'C05'})

設定不同型別節點的顏色，然後執行 “match(n) return n” 顯示結果如下圖所示：

3.使用Cypher語句建立教師節點
使用Cypher中create指令建立四個Teacher節點，表示教師，這些節點包括姓名、性別和學院三個屬性。

create(Tea1:Teacher{ name:'楊秀璋', Sex:'男', Dept:'計算機'})
create(Tea2:Teacher{ name:'小民', Sex:'男', Dept:'計算機'})
create(Tea3:Teacher{ name:'小娜', Sex:'女', Dept:'英語'})
create(Tea4:Teacher{ name:'小王', Sex:'男', Dept:'計算機'})

設定不同型別節點的顏色，然後執行 “match(n) return n” 顯示結果如下圖所示：

4.使用Cypher語句建立學院節點
使用Cypher中create指令建立四個Department節點，表示學院節點，這些節點包括姓名和編號兩個屬性。

create(Dept1:Department{ name:'自動化學院', No:'001'})
create(Dept2:Department{ name:'計算機學院', No:'002'})
create(Dept3:Department{ name:'英語學院', No:'003'})
create(Dept4:Department{ name:'數學學院', No:'004'})

顯示結果如下圖所示：

三.建立圖資料庫關係

接著建立學生、課程、教師和學院之間的關係，但遇到了一個問題。

問題：
在建立學生-課程之間選課關係過程中，遇到了一個問題。

create 
(stu1)-[:選課]->(Course1), (stu1)-[:選課]->(Course2), (stu1)-[:選課]->(Course3),
(stu2)-[:選課]->(Course1), (stu2)-[:選課]->(Course2), (stu2)-[:選課]->(Course3),
(stu3)-[:選課]->(Course1), (stu3)-[:選課]->(Course2), (stu3)-[:選課]->(Course3), 
(stu3)-[:選課]->(Course4), (stu3)-[:選課]->(Course5),
(stu4)-[:選課]->(Course1), (stu4)-[:選課]->(Course3), (stu4)-[:選課]->(Course5),
(stu5)-[:選課]->(Course1), (stu5)-[:選課]->(Course3), (stu5)-[:選課]->(Course5),
(stu6)-[:選課]->(Course1), (stu6)-[:選課]->(Course3), (stu6)-[:選課]->(Course5)

執行結果如下圖所示，它沒有把節點關聯起來，而是重新建立了一組節點及關係。而書中直接能建立對應的關係，非常疑惑。

而如果是使用下面這個語句，用match先找到兩個節點，然後在給兩個節點新增關係，但它並不是在stu1和Course1之間建立了一條關係，而是所有學生和課程之間均建立了關係。

MATCH (stu1:Student),(Course1:Course)
create (stu1)-[:選課]->(Course1)

顯示如下所示：

那怎麼解決呢？
原來，在實際操作，在建立節點的同時建立關係，即建立節點和關係語句必須一次執行完，否則如上面所述，建立關係時括號（）中的節點被認為是新的節點。

比如執行下面這段書中電影程式碼，Keanu等作為節點的識別符號可以被下面識別，分開執行後面語句是認為新的節點。

CREATE (TheMatrix:Movie {title:'The Matrix', released:1999, tagline:'Welcome to the Real World'})
CREATE (Keanu:Person {name:'Keanu Reeves', born:1964})
CREATE (Carrie:Person {name:'Carrie-Anne Moss', born:1967})
CREATE (Laurence:Person {name:'Laurence Fishburne', born:1961})
CREATE (Hugo:Person {name:'Hugo Weaving', born:1960})
CREATE (LillyW:Person {name:'Lilly Wachowski', born:1967})
CREATE (LanaW:Person {name:'Lana Wachowski', born:1965})
CREATE (JoelS:Person {name:'Joel Silver', born:1952})
CREATE
  (Keanu)-[:ACTED_IN {roles:['Neo']}]->(TheMatrix),
  (Carrie)-[:ACTED_IN {roles:['Trinity']}]->(TheMatrix),
  (Laurence)-[:ACTED_IN {roles:['Morpheus']}]->(TheMatrix),
  (Hugo)-[:ACTED_IN {roles:['Agent Smith']}]->(TheMatrix),
  (LillyW)-[:DIRECTED]->(TheMatrix),
  (LanaW)-[:DIRECTED]->(TheMatrix),
  (JoelS)-[:PRODUCED]->(TheMatrix)

CREATE (Emil:Person {name:"Emil Eifrem", born:1978})
CREATE (Emil)-[:ACTED_IN {roles:["Emil"]}]->(TheMatrix)

然後執行 “match(n) return n” 顯示結果如下圖所示：

完美解決方法
1.首先需要把資料清空，重來插入節點資料。

刪除關係
MATCH (n)-[r]-()
DELETE r

單純刪除所以節點：
match (n)
delete n

2.然後執行所有程式碼，包括插入節點及插入關係。關係包括：
(1) 建立學生-課程之間關係選課
(2) 建立教師-課程之間關係授課
(3) 建立學生-學院之間關係屬於
(4) 建立教師-學院之間關係隸屬

下面這段程式碼是建立學生和課程之間的關係，程式碼如下：

create(stu1:Student{ name:'王建平', Sex:'男', Sdept:'自動化', Sbirth:'1996-01-12' })
create(stu2:Student{ name:'劉華', Sex:'女', Sdept:'自動化', Sbirth:'1995-07-01' })
create(stu3:Student{ name:'範林軍', Sex:'女', Sdept:'計算機', Sbirth:'1994-06-30' })
create(stu4:Student{ name:'李偉', Sex:'男', Sdept:'數學', Sbirth:'1995-05-01' })
create(stu5:Student{ name:'黃豔', Sex:'女', Sdept:'數學', Sbirth:'1996-04-01' })
create(stu6:Student{ name:'何純', Sex:'男', Sdept:'數學', Sbirth:'1995-06-30' })
create(Course1:Course{ name:'英語', Ctime:'64', Cno:'C01'})
create(Course2:Course{ name:'資料結構', Ctime:'48', Cno:'C02'})
create(Course3:Course{ name:'Python', Ctime:'64', Cno:'C03'})
create(Course4:Course{ name:'計算機網路', Ctime:'32', Cno:'C04'})
create(Course5:Course{ name:'資料庫', Ctime:'48', Cno:'C05'})
create(Tea1:Teacher{ name:'楊秀璋', Sex:'男', Dept:'計算機'})
create(Tea2:Teacher{ name:'小民', Sex:'男', Dept:'計算機'})
create(Tea3:Teacher{ name:'小娜', Sex:'女', Dept:'英語'})
create(Tea4:Teacher{ name:'小王', Sex:'男', Dept:'計算機'})
create(Dept1:Department{ name:'自動化學院', No:'001'})
create(Dept2:Department{ name:'計算機學院', No:'002'})
create(Dept3:Department{ name:'英語學院', No:'003'})
create(Dept4:Department{ name:'數學學院', No:'004'})
create 
(stu1)-[:選課]->(Course1), (stu1)-[:選課]->(Course2), (stu1)-[:選課]->(Course3),
(stu2)-[:選課]->(Course1), (stu2)-[:選課]->(Course2), (stu2)-[:選課]->(Course3),
(stu3)-[:選課]->(Course1), (stu3)-[:選課]->(Course2), (stu3)-[:選課]->(Course3), 
(stu3)-[:選課]->(Course4), (stu3)-[:選課]->(Course5),
(stu4)-[:選課]->(Course1), (stu4)-[:選課]->(Course3), (stu4)-[:選課]->(Course5),
(stu5)-[:選課]->(Course1), (stu5)-[:選課]->(Course3), (stu5)-[:選課]->(Course5),
(stu6)-[:選課]->(Course1), (stu6)-[:選課]->(Course3), (stu6)-[:選課]->(Course5)

輸出結果如下圖所示，可以看到選修資料庫（Course5）的學生包括何純、李偉、黃豔和範林軍。也可以看到學生何純（stu6）選修了課程資料庫（Course5）、Python（Course3）、英語（Course1）。

(stu6)-[:選課]->(Course1), (stu6)-[:選課]->(Course3), (stu6)-[:選課]->(Course5)

接著是最終的完整CQL語句，程式碼如下：

create(stu1:Student{ name:'王建平', Sex:'男', Sdept:'自動化', Sbirth:'1996-01-12' })
create(stu2:Student{ name:'劉華', Sex:'女', Sdept:'自動化', Sbirth:'1995-07-01' })
create(stu3:Student{ name:'範林軍', Sex:'女', Sdept:'計算機', Sbirth:'1994-06-30' })
create(stu4:Student{ name:'李偉', Sex:'男', Sdept:'數學', Sbirth:'1995-05-01' })
create(stu5:Student{ name:'黃豔', Sex:'女', Sdept:'數學', Sbirth:'1996-04-01' })
create(stu6:Student{ name:'何純', Sex:'男', Sdept:'數學', Sbirth:'1995-06-30' })
create(Course1:Course{ name:'英語', Ctime:'64', Cno:'C01'})
create(Course2:Course{ name:'資料結構', Ctime:'48', Cno:'C02'})
create(Course3:Course{ name:'Python', Ctime:'64', Cno:'C03'})
create(Course4:Course{ name:'計算機網路', Ctime:'32', Cno:'C04'})
create(Course5:Course{ name:'資料庫', Ctime:'48', Cno:'C05'})
create(Tea1:Teacher{ name:'楊秀璋', Sex:'男', Dept:'計算機'})
create(Tea2:Teacher{ name:'小民', Sex:'男', Dept:'計算機'})
create(Tea3:Teacher{ name:'小娜', Sex:'女', Dept:'英語'})
create(Tea4:Teacher{ name:'小王', Sex:'男', Dept:'計算機'})
create(Dept1:Department{ name:'自動化學院', No:'001'})
create(Dept2:Department{ name:'計算機學院', No:'002'})
create(Dept3:Department{ name:'英語學院', No:'003'})
create(Dept4:Department{ name:'數學學院', No:'004'})
create 
(stu1)-[:選課]->(Course1), (stu1)-[:選課]->(Course2), (stu1)-[:選課]->(Course3),
(stu2)-[:選課]->(Course1), (stu2)-[:選課]->(Course2), (stu2)-[:選課]->(Course3),
(stu3)-[:選課]->(Course1), (stu3)-[:選課]->(Course2), (stu3)-[:選課]->(Course3), 
(stu3)-[:選課]->(Course4), (stu3)-[:選課]->(Course5),
(stu4)-[:選課]->(Course1), (stu4)-[:選課]->(Course3), (stu4)-[:選課]->(Course5),
(stu5)-[:選課]->(Course1), (stu5)-[:選課]->(Course3), (stu5)-[:選課]->(Course5),
(stu6)-[:選課]->(Course1), (stu6)-[:選課]->(Course3), (stu6)-[:選課]->(Course5)
create
(Tea1)-[:教課]->(Course3),(Tea1)-[:教課]->(Course5),
(Tea2)-[:教課]->(Course2),
(Tea3)-[:教課]->(Course1),
(Tea4)-[:教課]->(Course4),(Tea4)-[:教課]->(Course5)
create
(Tea1)-[:隸屬{rela:'普通教師'}]->(Dept2),
(Tea2)-[:隸屬{rela:'副院長'}]->(Dept2),
(Tea3)-[:隸屬{rela:'副院長'}]->(Dept3),
(Tea4)-[:隸屬{rela:'系主任'}]->(Dept1)
create
(stu1)-[:包括]->(Dept1),
(stu2)-[:包括]->(Dept1),
(stu3)-[:包括]->(Dept2),
(stu4)-[:包括]->(Dept4),
(stu5)-[:包括]->(Dept4),
(stu6)-[:包括]->(Dept4);

關係：
（1）學生-課程
選課：王建平選擇課程1、2、3，劉華選擇課程1、2、3，範林軍選擇課程1、2、3、4、5，李偉、黃豔、何純同屬於數學學院，選課為1、3、5。
（2）教師-課程
授課：楊秀璋教資料庫、Python，小民教資料結構，小娜教英語，小王教資料庫和計算機網路。
（3）教師-學院
隸屬：楊秀璋隸屬於計算機學院（屬性：普通教師），小民隸屬於計算機學院（屬性：副院長），小娜隸屬於英語學院（屬性：副院長），小王隸屬於自動化學院（屬性：系主任）。
（4）學生-學院
包括：自動化學院包括學生王建平、劉華，計算機學院包括學生範林軍，數學學院包括李偉、黃豔、何純。

最終輸出的關係如下圖所示：

寫到這裡這篇文章基本結束，我後續將繼續深入學習找到更好地解決方法，MATCH中增加WHERE應該可以定位指定節點，實現定向的關係補充或修改。同時，如果資料量多我也建議使用CSV檔案匯入。總之，希望基礎文章對您有所幫助，一起加油。

(By: Eastmount 2018-12-19 晚7點 https://blog.csdn.net/Eastmount/ )

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