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图和Neo4j

2023-11-07

文章来源：拉勾教育Java高薪训练营第3期，程道老师

1、图论

1.1、图论的起源-柯尼斯堡（Konigsberg）七桥问题

图论起源于一个非常经典的问题 —— 柯尼斯堡（ Konigsberg ）七桥问题。 1738 年，瑞典数
学家欧拉 ( Leornhard Euler) 解决了柯尼斯堡七桥问题。由此图论诞生，欧拉也成为图论的创始人。

欧拉把问题的实质归于 " 一笔画 " 问题，即判断一个图是否能够遍历完所有的边 (Edge) 而没有重复，而柯
尼斯堡七桥问题则是一笔画问题的一个具体情境。欧拉证明这个问题不成立。
 
满足一笔画的图满足两个条件 :
 
  1. 图必须是一个完整图
  2. 有零个或二个奇数点

1.2、图 和 节点

图是一组节点和连接这些节点的关系组成。图形数据存储在节点和关系所在的属性上。属性是键值对表
示的数据。
 
在图形理论中，我们可以使用圆表示一个节点 并且可以向里面添加键值对形式的数据。
 

1.3、节点关系表达

简单关系表达

此处在两个节点之间创建关系名称 “ 跟随 ” 。 这意味着 Profifile1 跟随 Profifile2 。
 
复杂关系表达

这里节点用关系连接。 关系是单向或双向的。
  • 从XYZ到PQR的关系是单向关系。
  • 从ABC到XYZ的关系是双向关系。

​​​​​​1.​4、属性图模型规则

  • 图表示节点，关系和属性中的数据
  • 节点和关系都包含属性
  • 关系连接节点
  • 属性是键值对
  • 节点用圆圈表示，关系用方向键表示。
  • 关系具有方向：单向和双向。
  • 每个关系包含“开始节点”或“从节点” 和 “到节点”或“结束节点”

2、知识图谱和图库

2.1 知识图谱

一种基于图的数据结构，由节点 (Node) 和边 (Edge) 组成。其中节点即实体，由一个全局唯一的 ID 标示，
边就是关系用于连接两个节点。通俗地讲，知识图谱就是把所有不同种类的信息（ Heterogeneous
Information ）连接在一起而得到的一个关系网络。知识图谱提供了从 “ 关系 ” 的角度去分析问题的能力。
 
互联网、大数据的背景下，谷歌、百度、搜狗等搜索引擎纷纷基于该背景，创建自己的知识图谱
Knowledge Graph （谷歌）、知心（百度）和知立方（搜狗），主要用于改进搜索质量。

2.2 图数据库

一般情况下，我们使用数据库查找事物间的联系的时候，只需要短程关系的查询（两层以内的关联）。
当需要进行更长程的，更广范围的关系查询时，就需要图数据库的功能。而随着社交、电商、金融、零
售、物联网等行业的快速发展，现实世界的事物之间织起了一张巨大复杂的关系网，传统数据库面对这
样复杂关系往往束手无策。因此，图数据库应运而生。
 
图数据库 (Graph database) 指的是以图数据结构的形式来存储和查询数据的数据库。
 
知识图谱中，知识的组织形式采用的就是图结构，所以非常适合用图库进行存储。

2.3 图形数据库优势

在需要表示多对多关系时，我们常常需要创建一个关联表来记录不同实体的多对多关系。如果两个实体
之间拥有多种关系，那么我们就需要在它们之间创建多个关联表。而在一个图形数据库中，我们只需要
标明两者之间存在着不同的关系。如果希望在两个结点集间建立双向关系，我们就需要为每个方向定义
一个关系。 也就是说，相对于关系型数据库中的各种关联表，图形数据库中的关系可以通过关系属性这
一功能来提供更为丰富的关系展现方式。因此相较于关系型数据库，图形数据库的用户在对现实进行抽
象时将拥有一个额外的武器，那就是丰富的关系。

优势总结 ：
  • 性能上，对长程关系的查询速度快
  • 擅于发现隐藏的关系，例如通过判断图上两点之间有没有走的通的路径，就可以发现事物间的关联

3、Neo4j基础

3.1 什么是Neo4j

Neo4j是一个开源的 无Shcema的 基于java开发的 图形数据库，它将结构化数据存储在图中而不
是表中。它是一个嵌入式的、基于磁盘的、具备完全的事务特性的Java持久化引擎。程序数据是
在一个面向对象的、灵活的网络结构下，而不是严格、静态的表中,但可以享受到具备完全的事务
特性、企业级的数据库的所有好处。
 
https://db-engines.com/en/ranking
 

3.2 Neo4j模块构建

Neo4j 主要构建块

  • 节点
  • 属性
  • 关系
  • 标签
  • 数据浏览器

节点

节点是图表的基本单位。 它包含具有键值对的属性

属性

属性是用于描述图节点和关系的键值对

Key = 值
 
其中 Key 是一个字符串
 
值可以通过使用任何 Neo4j 数据类型来表示
 

关系

关系是图形数据库的另一个主要构建块。 它连接两个节点，如下所示。

这里 Emp 和 Dept 是两个不同的节点。 “WORKS_FOR” 是 Emp 和 Dept 节点之间的关系。
 
因为它表示从 Emp 到 Dept 的箭头标记，那么这种关系描述的一样
 
Emp WORKS_FOR Dept
 
每个关系包含一个起始节点和一个结束节点。
 
这里 “Emp” 是一个起始节点。
 
“Dept” 是端节点。
 
由于该关系箭头标记表示从 “Emp” 节点到 “Dept” 节点的关系，该关系被称为 “ 进入关系 ” 到 “Dept” 节点。
 
并且 “ 外向关系 ” 到 “Emp” 节点。
 
像节点一样，关系也可以包含属性作为键值对。
 

标签

Label 将一个公共名称与一组节点或关系相关联。 节点或关系可以包含一个或多个标签。 我们可以为现
有节点或关系创建新标签。 我们可以从现有节点或关系中删除现有标签。
 
从前面的图中，我们可以观察到有两个节点。
 
左侧节点都有一个标签： “EMP” ，而右侧节点都有一个标签： “Dept” 。
 
这两个节点之间的关系，也有一个标签： “WORKS_FOR”
 
注： - Neo4j 将数据存储在节点或关系的属性中。
 

3.3 Neo4j的主要应用场景

社交媒体和社交网络
 
当使用图形数据库为社交网络应用程序提供动力时，可以轻松利用社交关系或根据活动推断关系。
查询社区聚类分析，朋友的朋友推荐，影响者分析，共享和协作关系分析等
 
推荐引擎和产品推荐系统
 
图形驱动的推荐引擎通过实时利用多种连接，帮助公司个性化产品，内容和服务。
内容和媒体推荐，图形辅助搜索引擎，产品推荐，专业网络，社会推荐。
 
身份和访问管理
 
使用图形数据库进行身份和访问管理时，可以快速有效地跟踪用户，资产，关系和授权。
查询访问管理，资产来源，数据所有权，身份管理，互连组织，主数据，资源授权
 
金融反欺诈多维关联分析场景
 
通过图分析可以清楚地知道洗钱网络及相关嫌疑，例如对用户所使用的帐号、发生交易时的 IP 地址、
MAC 地址、手机 IMEI 号等进行关联分析。

3.4 Neo4j环境搭建

Neo4j环境Linux下搭建
 
(1). 切换到 Linux 下 到安装目录 neo4j 上传安装包 或者 下载安装包，这里需要注意，Neo4j的4.0版本以上需要jdk11的支持
 
使用 ftp 工具上传 neo4j-community-3.5.17.tar 到 liunx 下
或者 wget https://neo4j.com/artifact.php?name=neo4j-community-3.5.17-unix.tar.gz
 
(2). 解压
 
tar -xvf neo4j-community-3.5.17.tar
 
(3). 修改配置文件 neo4j.conf
 
vi conf/neo4j.conf
 
主要是修改 允许远程访问的地址 把对应的注释打开即可
 
dbms.connectors.default_listen_address=0.0.0.0
 
(4). 开放对应的访问端口 默认要开放 7474 和 7687
 
fifirewall-cmd --zone=public --add-port=7474/tcp --permanent
 
fifirewall-cmd --zone=public --add-port=7687/tcp --permanent
 
systemctl reload fifirewalld
 
(5). 启动
 
./bin/neo4j start
 
(6). 使用浏览器 访问服务器上的 neo4j
 
http://127.0.0.1:7474
 
默认的账号是 neo4j 密码 neo4j 这里第一次登录的话会要求修改密码
 
Windows 下的安装
 
(1). 从 https://neo4j.com/download-center/#community 下载最新的 Neo4j Server 安装文件
 
可以看到 neo4J 软件 exe 或 zip 格式的所有版本,这里需要注意，Neo4j的4.0版本以上需要jdk11的支持
 
(2). 下载 Neo4j 3.5.17 (zip)
 
(3). 解压
 
(4). 修改配置文件
 
dbms.connectors.default_listen_address=0.0.0.0
 
(5) . 通过 neo4j.bat install-service 安装 neo4j 服务
 
修改文件 bin/neo4j.ps1
 
Import-Module "neo4j 的主目录 \bin\Neo4j-Management.psd1"
 
(6).neo4j.bat 启动
 
neo4j.bat start
 
(7). 使用浏览器 访问服务器上的 neo4j
 
http://127.0.0.1:7474
默认的账号是 neo4j 密码 neo4j 这里第一次登录的话会要求修改密码

 

3.5 Neo4j数据浏览器

数据浏览器访问
 
一旦我们安装 Neo4j ，我们可以访问 Neo4j 数据浏览器使用以下 URL
 
http:// localhost:7474/browser/
 

Neo4j 数据浏览器用于执行 CQL 命令并查看输出输出。
 
这里我们需要在美元提示符处执行所有 CQL 命令： “$” 如 CREATE(cc:CreditCard)
 
在美元符号后键入命令，然后单击 “ 执行 ” 按钮运行命令。
 
它与 Neo4j 数据库服务器交互，检索和显示下面的结果到那个美元提示。
 
使用 “VI 视图 ” 按钮以图形格式查看结果。 上图以 “UI 视图 ” 格式显示结果。
 

导出 CSV 或者 JSON
 
单击 “ 导出 CSV” 按钮以 csv 文件格式导出结果
 
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
在公司里面基础业务逻辑curd+简单缓存写多了，对个人发展真的非常不利，自己通过碎片时间学习总是不系统，各种版本问题也让人经常受挫，记忆上记得最新的忘了前面的，面试时总错过机会，偶然在拉勾上看到有java高薪训练营，对标阿里P7，看课程设计中广度和深度都有，就报上了，现在学习了40%+，手写mybatis+源码讲解、springboot源码、分布式理论及集群场景化、Dubbo、SpringCloud。。。，受益良多，自信了很多，相信学完后能力有较大提升，可以找到心仪的工作。​​​​​​​
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NoSQL

图

neo4j

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