圖譜無(wú)處不在——社交網(wǎng)絡(luò)、推薦系統(tǒng)，甚至存在于我們大腦中概念的連接方式中。但知識(shí)圖譜究竟是什么？作為開(kāi)發(fā)人員，我們?cè)撊绾问褂盟?/span>

在本文中，我們將采用可視化和代碼友好的方法來(lái)探索知識(shí)圖譜的工作原理，從最基礎(chǔ)的部分開(kāi)始。

一、圖形術(shù)語(yǔ)

在開(kāi)始構(gòu)建圖之前，我們先來(lái)熟悉一些基本術(shù)語(yǔ)。這些概念將幫助你理解圖數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)以及不同實(shí)體（節(jié)點(diǎn)）之間的關(guān)系。

1.了解圖元素

圖的 DNA：節(jié)點(diǎn)、關(guān)系和屬性

2.圖顯示的內(nèi)容

這張圖是使用標(biāo)記屬性圖 (LPG)模型的可視化表示。讓我們來(lái)分解一下：

每個(gè)圓圈代表一個(gè)節(jié)點(diǎn)——在本例中是兩個(gè)人：

一個(gè)標(biāo):Person有 name 屬性"Alice"

另一個(gè)標(biāo):Person有 name 屬性"Bob"

它們之間的箭頭表示一種關(guān)系：

它被標(biāo)記為FRIEND，顯示節(jié)點(diǎn)之間的連接類(lèi)型

箭頭方向告訴我們 Alice 和 Bob 是朋友

3.關(guān)系方向

• 有向圖：關(guān)系有方向——例如“用戶(hù) Jane關(guān)注用戶(hù) Joe”。
• 無(wú)向圖：關(guān)系是雙向的 - 例如“用戶(hù) Joe是用戶(hù) Jane 的朋友”。

4.關(guān)系權(quán)重

• 無(wú)加權(quán)圖：關(guān)系僅存在或不存在——沒(méi)有額外的數(shù)據(jù)。
• 加權(quán)圖：關(guān)系帶有數(shù)字或分?jǐn)?shù) - 例如，“用戶(hù) Jane喜歡用戶(hù) Joe 的 10 個(gè)帖子”。

5.圖的形狀

• 簡(jiǎn)單圖：任意兩個(gè)實(shí)體之間只有一種關(guān)系；沒(méi)有自鏈接。
• 多重圖：允許同一實(shí)體之間存在多種關(guān)系 - 例如，同一兩個(gè)用戶(hù)之間有認(rèn)識(shí)、喜歡和訪問(wèn)的關(guān)系。
• 完全圖：每個(gè)節(jié)點(diǎn)都與其他節(jié)點(diǎn)相連?，F(xiàn)實(shí)生活中很少見(jiàn)，但對(duì)學(xué)習(xí)很有用。

6.實(shí)體（節(jié)點(diǎn)）的類(lèi)型

• 單分圖：所有節(jié)點(diǎn)都是同一類(lèi)型——就像人物圖一樣。
• 二分圖：兩種類(lèi)型的節(jié)點(diǎn)——例如人和組織。關(guān)系僅發(fā)生在這兩種類(lèi)型之間。

二、用文本表示圖形：Cypher 基礎(chǔ)知識(shí)

在深入研究圖模型之前，了解如何用純文本表示圖會(huì)很有幫助。一種流行的方法是使用Cypher，這是一種專(zhuān)為處理圖而設(shè)計(jì)的查詢(xún)語(yǔ)言。如果您從未聽(tīng)說(shuō)過(guò) Cypher，可以將其視為 SQL 的圖版本——只不過(guò)您處理的不是表，而是節(jié)點(diǎn)和關(guān)系。

Cypher 使用簡(jiǎn)單直觀的語(yǔ)法，通過(guò)文本描述圖形模式。它也是圖查詢(xún)語(yǔ)言 (GQL)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，該標(biāo)準(zhǔn)旨在統(tǒng)一跨系統(tǒng)查詢(xún)圖形數(shù)據(jù)的方式。

1.節(jié)點(diǎn)

• 語(yǔ)法：(:Label {propertyKey: value})
• 例子：(:Person {name: "Alice"})
• 解釋?zhuān)?/span>

()圍繞一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

:Person是標(biāo)簽（實(shí)體類(lèi)型）。

屬性進(jìn)入內(nèi)部{}，例如{name: "Alice"}。

2.關(guān)系

• 語(yǔ)法：-[:TYPE {propertyKey: value}]->
• 例子：-[:FRIEND {since: 2003}]->
• 解釋?zhuān)?/span>

[]包含關(guān)系類(lèi)型。

:FRIEND描述連接的類(lèi)型。

{}擁有關(guān)系屬性。

箭頭指示方向。

3.完整模式示例

語(yǔ)法：(:Person {name: "Alice"})-[:FRIEND]->(:Person {name: "Bob"})

含義：Alice 和 Bob 是朋友

并排比較

文本到圖形：Cypher 實(shí)際描述的內(nèi)容

三、標(biāo)記屬性圖模型（LPG）

標(biāo)記屬性圖 (LPG)模型是一種靈活且開(kāi)發(fā)者友好的數(shù)據(jù)圖表示方法。它根據(jù)節(jié)點(diǎn)、關(guān)系、標(biāo)簽和屬性來(lái)構(gòu)建信息，并廣泛應(yīng)用于 Neo4j 等圖形數(shù)據(jù)庫(kù)。

標(biāo)記屬性圖由什么組成？

LPG 圖包括：

• 節(jié)點(diǎn)：代表數(shù)據(jù)中的實(shí)體，如人員、組織或推文。
• 標(biāo)簽：每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以有一個(gè)或多個(gè)標(biāo)簽來(lái)描述其角色或類(lèi)別，例如Person或Company。
• 屬性：節(jié)點(diǎn)和關(guān)系可以附加鍵值對(duì)，如name: "Alice"或since: "2021"。
• 關(guān)系：連接兩個(gè)節(jié)點(diǎn)并始終具有：

一個(gè)方向

A類(lèi)型（例如，F(xiàn)RIENDS_WITH，WORKS_FOR）

可選屬性，例如since: 2020

四、第一個(gè)圖示例

讓我們對(duì)以下簡(jiǎn)單信息進(jìn)行建模：

Alice 和 Bob 是朋友。Alice 在 Acme Corp 公司工作。

當(dāng)你看這個(gè)例子時(shí)，試著問(wèn)問(wèn)自己：什么是節(jié)點(diǎn)？什么是標(biāo)簽？什么應(yīng)該是一個(gè)屬性？什么樣的東西值得擁有自己的關(guān)系？

我們可以得出以下結(jié)論：

• 實(shí)體是誰(shuí)？ → Alice、Bob、 和Acme Corp→ 這些是節(jié)點(diǎn)
• 它們是什么樣的東西？ →人和公司→標(biāo)簽
• 什么將他們聯(lián)系在一起？ →友誼和工作→人際關(guān)系
• 哪些細(xì)節(jié)是相關(guān)的？ → 姓名、開(kāi)始日期 →屬性

擴(kuò)展模型：如果我們添加更多數(shù)據(jù)會(huì)怎樣？

現(xiàn)在假設(shè)我們還想包括電話號(hào)碼、社會(huì)保險(xiǎn)號(hào)碼和地址。

在許多情況下，您可能會(huì)將電話號(hào)碼等內(nèi)容直接存儲(chǔ)為節(jié)點(diǎn)的屬性Person。

但是，如果你的目標(biāo)是找到擁有相同電話號(hào)碼或地址的人呢？那么最好將它們建模為通過(guò)關(guān)系連接的獨(dú)立節(jié)點(diǎn)。

建模技巧：如何確定什么是節(jié)點(diǎn)、屬性或標(biāo)簽？

沒(méi)有唯一的“正確”方法來(lái)建模圖。這取決于：

• 你的目標(biāo)
• 您的問(wèn)題
• 您的領(lǐng)域

以下是一些可以幫助您做出決定的指導(dǎo)性問(wèn)題：

1. 我會(huì)經(jīng)常用這個(gè)值來(lái)搜索/過(guò)濾嗎？如果是，你可能需要把它設(shè)為節(jié)點(diǎn)或?qū)傩浴?/span>
2. 多個(gè)實(shí)體可以共享此值嗎？如果可以，請(qǐng)考慮使用共享節(jié)點(diǎn)。
3. 它是固定的類(lèi)別或類(lèi)型嗎？如果是，使用標(biāo)簽可能是個(gè)好辦法。
4. 我需要關(guān)于連接的元數(shù)據(jù)嗎？如果需要，你可能需要使用與屬性相關(guān)的關(guān)系。

五、小結(jié)：從圖基礎(chǔ)到第一個(gè)模型

到目前為止，您已經(jīng)邁出了進(jìn)入知識(shí)圖譜世界的第一步——了解什么是圖譜、如何使用簡(jiǎn)單的術(shù)語(yǔ)描述它們，以及如何使用標(biāo)記屬性圖 (LPG)方法模擬現(xiàn)實(shí)世界的關(guān)系。

您學(xué)習(xí)了如何：

• 圖可以將人物、地點(diǎn)和概念表示為節(jié)點(diǎn)
• 關(guān)系是有方向性的，可以承載意義和數(shù)據(jù)，并將實(shí)體連接在一起。

你可以直觀地描述圖

最重要的是，您開(kāi)始了解建模決策如何影響圖可以回答的問(wèn)題類(lèi)型。

?? 下一步

當(dāng)你前進(jìn)時(shí)：

思考一下你自己的領(lǐng)域或數(shù)據(jù)：實(shí)體是誰(shuí)？它們之間有什么聯(lián)系？

嘗試在紙上繪制您自己的圖 — — 包括標(biāo)簽、箭頭和屬性。

探索Neo4j、Memgraph或Kuzu等圖形工具并使用示例數(shù)據(jù)集。

開(kāi)始使用 Cypher 查詢(xún)圖，看看結(jié)構(gòu)如何滿足邏輯。

圖并非數(shù)據(jù)科學(xué)家的專(zhuān)屬工具，任何想要更直觀地連接信息點(diǎn)的人都能從中受益。無(wú)論您是從事社交網(wǎng)絡(luò)、推薦系統(tǒng)、客戶(hù)過(guò)程，還是內(nèi)容標(biāo)記，知識(shí)圖譜都能為您提供強(qiáng)大而靈活的連接思維方式。