DBPA · 15.2

图数据库与关系的图化表达

当联系本身成为查询对象

VER. 2608.3 Built with impress.js

学习目标

完成本节后，你应该能够

01根据查询是否依赖多跳关系判断图数据库是否合适
02用选课案例区分顶点、边、标签、属性和属性值
03比较图匹配、图导航和图关系复合操作
04比较邻接访问与关系连接在邻居查询上的路径差异
05读懂 Cypher 中的变量、标签、属性、MATCH、WHERE 和 RETURN
06说明属性图、RDF 三元组图与查询语言并非一一对应

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LEARNING OBJECTIVES

学生选课图把联系本身变成查询对象

属性图把学生、课程和选课关系表示为顶点、边与属性

学生王林与课程英语通过一条带成绩和日期属性的选课边连接 — 单个边实例示意：王林与英语的一条选课关系，边上挂有成绩和日期属性

顶点　＋　边　＋　属性→关系可以被匹配与导航

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GRAPH DATA

属性图用对象、关系和描述表达业务语义

选课案例把形式元素映射到学生能复述的业务对象

顶点 V

业务对象：王林、英语等学生和课程

边 E

业务关系：SC 选课，连接王林与英语

标签 L

类型分类：Student、Course、SC

属性 A/T

字段和值：Score=90、Date=2020-09-01

Takeaway

本例只需理解图元素与业务语义的对应关系

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PROPERTY GRAPH

关系可以带属性并成为查询对象

图模型把联系作为独立对象表达，是否采用图数据库仍取决于查询和约束需求

王林　—[SC {Score=90，Date=2020-09-01}]→英语

表达方式	直观含义
关系模型	通过 `Student ⋈ SC ⋈ Course` 组合业务事实
图模型	直接匹配并导航 `Student — SC — Course` 路径

Takeaway

查询谁选了什么课以及成绩时，图中的边是查询对象；关系系统也能表达同一事实

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STUDENT COURSE GRAPH

图查询的匹配、导航与复合

先分清每一步处理的对象，再判断它们如何组合

图匹配

找出 Student—SC→Course 模式，例如王林选过的课程

图导航

沿学生→课程→教师寻找两跳关系

复合操作

先匹配，再按成绩过滤并返回结果

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GRAPH OPERATIONS

常见图语言各有模型与表达侧重

SPARQL、Cypher 和 Gremlin 侧重不同模型与表达方式

语言	常见对象	直观方式
SPARQL	RDF 三元组图	三元组匹配
Cypher	属性图	模式和路径表达
Gremlin	属性图	程序化遍历

Takeaway

SPARQL、Cypher 和 Gremlin 分属不同图模型与语言生态，尚未形成所有系统共同采用的统一语言

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QUERY LANGUAGES

Cypher 用图形符号表达选课路径

括号表示顶点，中括号表示关系，WHERE 过滤属性

CYPHER

01
02
03MATCH (n:Student)-[e:SC]->(c:Course)
WHERE n.Sname = "王林"
RETURN c.Cname, e.Score

n、e、c 是变量；Student、SC、Course 是标签；Sname、Score 是属性

MATCH 找模式；WHERE 过滤；RETURN 输出

Takeaway

预期结果是课程英语与成绩 90

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CYPHER

以 Neo4j 为例，邻接存储有利于邻居遍历

顶点记录可维护邻接信息，但实现各异

顶点记录→相邻边或邻居地址→邻居顶点

访问路径	直观过程
关系系统	索引定位记录，再通过连接找到邻居
原生图存储	从顶点记录沿邻接关系定位邻居

Neo4j 作为代表性实现可支持事务；事务能力不等于所有图数据库的统一契约

Takeaway

图数据库是否更快取决于数据布局与查询模式是否匹配

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NATIVE TRAVERSAL

图数据库判断链

图数据库适合关系密集、路径有意义的任务；关系数据库仍适合其他负载

数据结构

顶点、边、标签、属性把业务网络表达出来

查询操作

匹配、导航、复合操作分别回答不同路径问题

语言表达

SPARQL、Cypher、Gremlin 各有模型与生态侧重

实现边界

邻接存储有利于邻居访问；事务、报表与约束仍需按负载评估

Takeaway

强关联场景 → 属性图元素 → 图匹配与导航 → 查询语言 → 邻接存储与访问取舍

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RECAP

本节知识地图

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KNOWLEDGE MAP

本节问题

01学生选课、社交关系和交通路径中，哪些更适合图模型，为什么？
02在选课案例中，顶点、边、标签、属性和属性值分别是什么？
03找成绩大于 90 的选课和找两个学生之间的两跳关系分别属于哪类操作？
04如何用 MATCH、WHERE、RETURN 查询王林的课程和成绩？
05为什么 Neo4j 的邻接存储不能推出所有图查询都比关系查询快？
06RDF 三元组图、属性图和程序化遍历分别更接近哪种语言生态？为什么图查询语言仍未完全统一？

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