PolarDB：PolarDB圖資料庫快速入門

基本概念

• 圖（Graph）：圖是由節點和邊組成的資料結構。例如，社交網路就是一個典型的圖，其中每個人都是一個節點，他們之間的關係（如朋友、家人、同事等）就是邊。

  

• 節點（Node）：節點是圖資料庫中的基本元素，表示資料庫中的實體。節點可以具有屬性，用於儲存與實體相關的資訊。例如，在一個社交網路中，節點可以表示使用者、公司、組織等實體。

• 邊（Edge）：邊是串連節點的關係。邊可以具有權重、方向等屬性，用於表示關係的強度和方向。例如，在一個社交網路中，邊可以表示使用者之間的關注、好友、粉絲等關係。

• 標籤（Label）：標籤是一種用於標識節點或邊的分類或屬性。標籤協助您語義化資料，以便更容易地進行查詢和理解。例如，在社交網路中，節點的分類可以是人（Person），或公司（Company），邊的標籤可以是認識（Knows）或工作與（WorkIn）等。

• 屬性圖：如果節點包含屬性（包含有關主題的詳細資料）或邊包含屬性（關係的詳細資料），則稱為屬性圖。以下為一個同事關係的屬性圖，節點和邊上都帶有相關的屬性：

  

• 圖資料庫（Graph Database）：是一種特殊的資料庫，使用圖來儲存資料，節點（Node）表示實體，邊（Edge）表示關係。非常適合處理複雜的關係資料，如社交網路、信任網路、知識圖譜等。

  圖資料庫使用圖查詢語言（Graph Query Language）查詢資料，如Cypher、Gremlin等。PolarDB相容OpenCypher文法。OpenCypher是Cypher的一個開源子集，其大部分特性可以認為等同於Cypher。

模式

屬性

在Cypher語言中，使用一對花括弧{}來表示屬性。屬性由索引值對（Key-Value）組成，類似於常見的JSON結構。鍵名為一個字串，屬性值可以是字串、數值，也可以是數組。例如，{name: 'Reeves'}表示名字叫Reeves。

節點

在Cypher語言中，使用一對括弧()來表示節點。以下是一些節點表示的樣本：

()
(matrix)
(:Movie)
(matrix:Movie)
(matrix:Movie {title: 'The Matrix'})
(matrix:Movie {title: 'The Matrix', released: 1997})

其中：

• 最簡單的形式()，表示一個匿名且未表徵的節點。

• 若需在其他位置引用該節點，可以添加一個變數，例如：(matrix)。變數僅適用於單個語句，在其他語句中則可能具有不同或無意義的含義。

• :Movie 模式聲明節點的標籤。這允許我們限制模式，從而防止其匹配其他標籤的節點。

• {title: 'The Matrix'}聲明節點的屬性，例如，屬性可用於儲存資訊或限制模式。

邊

在Cypher語言中，使用一對短劃線--表示無向邊，使用一端帶有箭頭 <--、-->表示有向邊。方括號運算式[...]可用於添加詳細資料，包括變數、屬性和類型資訊。以下是一些邊表示的樣本：

--
-->
-[role]->
-[:ACTED_IN]->
-[role:ACTED_IN]->
-[role:ACTED_IN {roles: ['Neo']}]->

其中：

• --表示一個匿名的無向邊。

• -->表示一個匿名的有向邊。

• 可以定義一個變數（例如，role），以便在語句的其他地方使用。

• 關係的標籤（例如，:ACTED_IN）類似於節點的標籤。

• 屬性（例如，roles: ['Neo']）與節點屬性定義方法一致。

樣本

以下通過一個簡單的樣本展示PolarDB中圖的基本使用方法。樣本資料為一個基礎的電影資料庫，涵蓋了演員及電影的相關資訊。

建立外掛程式

請使用高許可權帳號執行如下語句，建立高許可權帳號請參考建立資料庫帳號。

CREATE EXTENSION age;

設定資料庫

對於每次串連，都需要將ag_catalog添加到search_path以簡化查詢，並通過get_cypher_keywords函數實現外掛程式的載入：

SET search_path = ag_catalog, "$user", public;
SELECT * FROM get_cypher_keywords() limit 0;

強烈建議使用高許可權帳號設定資料庫參數，以永久載入外掛程式，從而在每次串連時無需重複執行上述操作，以簡化使用流程。

ALTER DATABASE <dbname> SET search_path = "$user", public, ag_catalog;
ALTER DATABASE <dbname> SET session_preload_libraries TO 'age';

允許普通使用者使用AGE

在ag_catalog模式為普通使用者授予USAGE許可權。

GRANT USAGE ON SCHEMA ag_catalog TO <username>;

如普通使用者只是RW使用者，需要額外授予建立表的CREATE許可權。

GRANT CREATE ON DATABASE <dbname> TO <username>;

查詢結構

PolarDB中的Cypher查詢是通過調用ag_catalog中的一個名為cypher的函數構建的，該函數返回一個SETOF records。以下是一個典型的查詢樣本：

SELECT * FROM cypher('graph_name', $$
/* 在此處編寫 Cypher 查詢 */
$$) AS (result1 agtype, result2 agtype);

其中，graph_name是圖的名稱，/*  */內部分可使用實際Cypher查詢進行替代。

建立圖

在使用圖之前，首先需要進行圖的建立。建立圖使用位於ag_catalog命名空間中的create_graph函數。

文法如下：

SELECT create_graph('<graph_name>');

樣本：

建立一個名為moviedb的圖。

SELECT create_graph('moviedb');

插入資料

使用以下SQL語句向moviedb圖中插入樣本資料：

SELECT * FROM cypher('moviedb', $$
  CREATE (matrix:Movie {title: 'The Matrix', released: 1997})
  CREATE (cloudAtlas:Movie {title: 'Cloud Atlas', released: 2012})
  CREATE (forrestGump:Movie {title: 'Forrest Gump', released: 1994})
  CREATE (keanu:Person {name: 'Keanu Reeves', born: 1964})
  CREATE (robert:Person {name: 'Robert Zemeckis', born: 1951})
  CREATE (tom:Person {name: 'Tom Hanks', born: 1956})
  CREATE (tom)-[:ACTED_IN {roles: ['Forrest']}]->(forrestGump)
  CREATE (tom)-[:ACTED_IN {roles: ['Zachry']}]->(cloudAtlas)
  CREATE (robert)-[:DIRECTED]->(forrestGump)
$$) AS (result1 agtype);

其中，包含了6個節點，其中3個的標籤為電影（Movie），3個為人員（Person）。3條邊，其中2條邊的標籤為表演（ACTED_IN），一條邊為導演（DIRECTED）。關係圖如下所示：

查詢資料

資料查詢

在Cypher中，使用MATCH+RETURN這兩個關鍵字實現資料的查詢。其中：

• MATCH實現模式比對，用於尋找與指定模式相同的內容。

• RETURN關鍵字指定希望從Cypher查詢返回的值或結果。

文法如下：

SELECT * FROM cypher('graph_name', $$
  MATCH <patterns>
  RETURN <variables>
$$) AS (result1 agtype);

樣本：

• 尋找包含Movie標籤的所有節點。

  SELECT * FROM cypher('moviedb', $$
    MATCH (m:Movie)
    RETURN m
  $$) AS (result1 agtype);

• 尋找標籤為ACTED_IN的串連Person和Movie的邊。

  SELECT * FROM cypher('moviedb', $$
    MATCH (:Person)-[r:ACTED_IN]->(:Movie)
    RETURN r
  $$) AS (result1 agtype);

資料過濾

當在圖中進行模式比對並僅需返回感興趣的資料子集時，可以使用WHERE子句。該子句允許通過布林運算式對資料子集進行過濾。

樣本：

• 查詢標題為The Matrix的所有電影。

  SELECT * FROM cypher('moviedb', $$
    MATCH (m:Movie)
    WHERE m.title = 'The Matrix'
    RETURN m                     
  $$) AS (result1 agtype);

• 查詢標題為Forrest Gump的所有演員。

  SELECT * FROM cypher('moviedb', $$
    MATCH (p:Person)-[:ACTED_IN]->(m)
    WHERE m.title = 'Forrest Gump'
    RETURN p
  $$) AS (result1 agtype);

• 查詢發布時間晚於2000年的電影的演員。

  SELECT * FROM cypher('moviedb', $$
    MATCH (p:Person)-[:ACTED_IN]->(m)
    WHERE m.released > 2000
    RETURN p, m
  $$) AS (result1 agtype, result2 agtype);

建立節點或邊

在Cypher中，可以使用關鍵字CREATE建立一個全新的節點或邊。

文法如下：

SELECT * FROM cypher('<graph_name>', $$
  CREATE <patterns>
$$) AS (result1 agtype);

樣本：

• 建立一個標籤為Person的節點，其中，屬性的名字叫Tom Tykwer，出生時間為1965。

  SELECT * FROM cypher('moviedb', $$
    CREATE (:Person {name: 'Tom Tykwer', born: 1965})
  $$) AS (result1 agtype);

• 建立一個Person Tom Tykwer和電影Cloud Atlas的邊，表示Tom Tykwer導演了電影Cloud Atlas。

  SELECT * FROM cypher('moviedb', $$
    MATCH (p:Person), (m:Movie)
    WHERE p.name='Tom Tykwer' AND m.title='Cloud Atlas'                 
    CREATE (p)-[:DIRECTED]->(m)
  $$) AS (result1 agtype);

使用MERGE避免插入重複資料

當相同的CREATE 語句執行多次時，將插入多條重複的資料。為避免此類重複資料的產生，可使用MERGE關鍵字進行插入。MERGE進行選擇或插入操作，首先會檢查資料是否已存在於資料庫中。如果資料存在，則會原樣返回該資料，或者對現有的節點或關係進行相應的更新。如果資料不存在，Cypher將根據指定的資訊進行建立。

文法如下：

SELECT * FROM cypher('<graph_name>', $$
  MERGE <patterns>
$$) AS (result1 agtype);

樣本：

• 建立一個標籤為Person的節點，其中，屬性的名字叫Tom Cruise，出生時間為1962。

  SELECT * FROM cypher('moviedb', $$
    MERGE (:Person {name: 'Tom Cruise', born: 1962})
  $$) AS (result1 agtype);

• 建立Tom Hanks和Tom Cruise的邊，表示朋友關係。

  SELECT * FROM cypher('moviedb', $$
    MATCH (t1:Person),(t2:Person)
    WHERE t1.name='Tom Hanks' AND t2.name='Tom Cruise'                 
    MERGE (t1)-[:FRIEND]-(t2)
  $$) AS (result1 agtype);

更新

對於資料中已經存在節點或關係，可以通過匹配所需尋找的模式修改其屬性，並使用SET關鍵字來添加或更新屬性以完成此操作。

文法如下：

SELECT * FROM cypher('<graph_name>', $$
  MATCH <patterns>
  SET <property>
  RETURN <variable>
$$) AS (result1 agtype);

樣本：

• 將Person Tom Tykwer出生年份改為1970年。

  SELECT * FROM cypher('moviedb', $$
    MATCH (p:Person {name: 'Tom Tykwer', born: 1965})
    SET p.born = 1970
    RETURN p
  $$) AS (result1 agtype);

• 為Person Tom Tykwer添加一個性別屬性為male。

  SELECT * FROM cypher('moviedb', $$
    MATCH (p:Person {name: 'Tom Tykwer', born: 1970})
    SET p.gender = 'male'
    RETURN p
  $$) AS (result1 agtype);

刪除

在Cypher中，使用DELETE關鍵字來刪除節點和邊。

刪除邊

刪除邊需要使用MATCH關鍵字找到符合模式的邊，然後使用DELETE關鍵字進行刪除。

文法

SELECT * FROM cypher('<graph_name>', $$
  MATCH <patterns>
  DELETE <variable>
$$) AS (result1 agtype);

樣本

刪除Person Tom Tykwer和電影Cloud Atlas的導演邊關係。

SELECT * FROM cypher('moviedb', $$
  MATCH (p:Person)-[r:DIRECTED]->(m:Movie)
  WHERE p.name='Tom Tykwer' AND m.title='Cloud Atlas'                 
  DELETE r
$$) AS (result1 agtype);

刪除節點

刪除節點，同樣需要使用MATCH關鍵字找到合格節點，然後使用DELETE關鍵字進行刪除。

文法

SELECT * FROM cypher('<graph_name>', $$
  MATCH <patterns>
  DELETE <variable>
$$) AS (result1 agtype);

樣本

刪除Person Tom Tykwer。

SELECT * FROM cypher('moviedb', $$
  MATCH (p:Person {name: 'Tom Tykwer', born: 1970})              
  DELETE p
$$) AS (result1 agtype);

刪除節點及邊

當節點存在相應的邊時，不允許直接刪除該節點。可以使用DETACH DELETE文法刪除該節點的邊關係，並刪除當前節點。

文法

SELECT * FROM cypher('<graph_name>', $$
  MATCH <patterns>
  DETACH DELETE <variable>
$$) AS (result1 agtype);

樣本

刪除Person Tom Hanks以及其關聯的邊。

SELECT * FROM cypher('moviedb', $$
  MATCH (p:Person {name: 'Tom Hanks', born: 1956})              
  DETACH DELETE p
$$) AS (result1 agtype);

刪除屬性

當不再需要節點或邊的屬性時，可以使用REMOVE關鍵字刪除該屬性。

文法

SELECT * FROM cypher('<graph_name>', $$
  MATCH <match_pattern>
  REMOVE <property>
$$) AS (result1 agtype);

樣本

刪除電影Cloud Atlas的released屬性。

SELECT * FROM cypher('moviedb', $$
  MATCH (m:Movie {title: 'Cloud Atlas', released: 2012})              
  REMOVE m.released
  RETURN m
$$) AS (result1 agtype);

視覺化檢視

使用AGE專案提供圖資料視覺化工具，可將查詢結果進行圖形化的表達。詳情請參考視覺化檢視。