مقدمة في لغة استعلام Cypher

تم تطوير لغة الاستعلام Cypher في الأصل خصيصًا لـ DBMS Neo4j الرسومية . هدف Cypher هو توفير لغة استعلام لقاعدة بيانات SQL يمكن قراءتها من قبل الإنسان لقواعد بيانات الرسم البياني. اليوم ، يتم دعم Cypher من قبل العديد من DBMSs الرسم البياني. تم إنشاء OpenCypher لتوحيد Cypher.

تم توضيح أساسيات العمل مع Neo4j DBMS في مقالة أساسيات العمل مع Neo4j في المستعرض .

للتعرف على Cypher ، فكر في مثال لشجرة العائلة المستعارة من كتاب Prolog الكلاسيكي من تأليف I. Bratko. يوضح هذا المثال كيفية إضافة العقد والروابط إلى رسم بياني ، وكيفية تعيين الملصقات والسمات إليها ، وطرح الأسئلة.

لذلك ، دعونا نضع شجرة عائلة في الصورة أدناه.

دعونا نرى كيفية تشكيل الرسم البياني المقابل في Cypher:

CREATE (pam:Person {name: "Pam"}), (tom:Person {name: "Tom"}), (kate:Person {name: "Kate"}), (mary:Person {name: "Mary"}), (bob:Person {name: "Bob"}), (liz:Person {name: "Liz"}), (dick:Person {name: "Dick"}), (ann:Person {name: "Ann"}), (pat:Person {name: "Pat"}), (jack:Person {name: "Jack"}), (jim:Person {name: "Jim"}), (joli:Person {name: "Joli"}), (pam)-[:PARENT]->(bob), (tom)-[:PARENT]->(bob), (tom)-[:PARENT]->(liz), (kate)-[:PARENT]->(liz), (mary)-[:PARENT]->(ann), (bob)-[:PARENT]->(ann), (bob)-[:PARENT]->(pat), (dick)-[:PARENT]->(jim), (ann)-[:PARENT]->(jim), (pat)-[:PARENT]->(joli), (jack)-[:PARENT]->(joli) 

يتكون طلب CREATE لإضافة بيانات إلى DBMS رسومية من جزأين: إضافة العقد وإضافة الروابط بينهما. يتم تعيين اسم لكل عقدة ليتم إضافتها في إطار هذا الطلب ، ثم يتم استخدامه لإنشاء ارتباطات. يمكن العقد والاتصالات تخزين المستندات. في حالتنا ، تحتوي العقد على مستندات تحتوي على حقول الاسم ، ولا تحتوي روابط الوثيقة. أيضا يمكن وصفها العقد والروابط. في حالتنا ، يتم تعيين العقد باسم الشخص ، والروابط هي PARENT. يتم تمييز التسمية في الطلبات بنقطتين قبل اسمها.

لذلك ، أخبرنا Neo4j ما يلي: Added 12 labels, created 12 nodes, set 12 properties, created 11 relationships, completed after 9 ms. ، وضبطت Added 12 labels, created 12 nodes, set 12 properties, created 11 relationships, completed after 9 ms. خاصية Added 12 labels, created 12 nodes, set 12 properties, created 11 relationships, completed after 9 ms.

دعونا نرى ما حصلنا عليه:

 MATCH (p:Person) RETURN p 

لا أحد يمنعنا من تعديل مظهر الرسم البياني الناتج:

ما الذي يمكن القيام به مع هذا؟ يمكنك التحقق من ذلك ، على سبيل المثال ، بام
والد بوب:

 MATCH ans = (:Person {name: "Pam"})-[:PARENT]->(:Person {name: "Bob"}) RETURN ans 

نحصل على الرسم البياني المقابل:

ومع ذلك ، هذا ليس بالضبط ما نحتاجه. تغيير الطلب:

 MATCH ans = (:Person {name: "Pam"})-[:PARENT]->(:Person {name: "Bob"}) RETURN ans IS NOT NULL 

الآن ردا على ذلك نحقق. وإذا سألنا:

 MATCH ans = (:Person {name: "Pam"})-[:PARENT]->(:Person {name: "Liz"}) RETURN ans IS NOT NULL 

لن نحصل على أي شيء ... هنا تحتاج إلى إضافة كلمة OPTIONAL ، ثم إذا
ستكون النتيجة فارغة ، ثم سيتم إرجاع false :

 OPTIONAL MATCH ans = (:Person {name: "Pam"})-[:PARENT]->(:Person {name: "Liz"}) RETURN ans IS NOT NULL 

الآن نحصل على الإجابة المتوقعة false .

بعد ذلك ، يمكنك معرفة من هو الوالد الذي:

 MATCH (p1:Person)-[:PARENT]->(p2:Person) RETURN p1, p2 

افتح علامة تبويب النتائج مع Text وشاهد جدولًا به عمودين:

 ╒═══════════════╤═══════════════╕ │"p1" │"p2" │ ╞═══════════════╪═══════════════╡ │{"name":"Pam"} │{"name":"Bob"} │ ├───────────────┼───────────────┤ │{"name":"Tom"} │{"name":"Bob"} │ ├───────────────┼───────────────┤ │{"name":"Tom"} │{"name":"Liz"} │ ├───────────────┼───────────────┤ │{"name":"Kate"}│{"name":"Liz"} │ ├───────────────┼───────────────┤ │{"name":"Mary"}│{"name":"Ann"} │ ├───────────────┼───────────────┤ │{"name":"Bob"} │{"name":"Ann"} │ ├───────────────┼───────────────┤ │{"name":"Bob"} │{"name":"Pat"} │ ├───────────────┼───────────────┤ │{"name":"Dick"}│{"name":"Jim"} │ ├───────────────┼───────────────┤ │{"name":"Ann"} │{"name":"Jim"} │ ├───────────────┼───────────────┤ │{"name":"Pat"} │{"name":"Joli"}│ ├───────────────┼───────────────┤ │{"name":"Jack"}│{"name":"Joli"}│ └───────────────┴───────────────┘ 

ماذا يمكن أن نتعلم؟ على سبيل المثال ، من هو الأصل لعضو معين في الجنس ، على سبيل المثال ، بالنسبة إلى Bob:

 MATCH (parent:Person)-[:PARENT]->(:Person {name: "Bob"}) RETURN parent.name 

 ╒═════════════╕ │"parent.name"│ ╞═════════════╡ │"Tom" │ ├─────────────┤ │"Pam" │ └─────────────┘ 

هنا ، كإجابة ، لا نطلب العقدة بأكملها ، ولكن فقط السمة المحددة الخاصة بها.

يمكننا أيضًا معرفة من هم أطفال بوب:

 MATCH (:Person {name: "Bob"})-[:PARENT]->(child:Person) RETURN child.name 

 ╒════════════╕ │"child.name"│ ╞════════════╡ │"Ann" │ ├────────────┤ │"Pat" │ └────────────┘ 

يمكننا أيضًا أن نسأل من لديه أطفال:

 MATCH (parent:Person)-[:PARENT]->(:Person) RETURN parent.name 

 ╒═════════════╕ │"parent.name"│ ╞═════════════╡ │"Pam" │ ├─────────────┤ │"Tom" │ ├─────────────┤ │"Tom" │ ├─────────────┤ │"Kate" │ ├─────────────┤ │"Mary" │ ├─────────────┤ │"Bob" │ ├─────────────┤ │"Bob" │ ├─────────────┤ │"Dick" │ ├─────────────┤ │"Ann" │ ├─────────────┤ │"Pat" │ ├─────────────┤ │"Jack" │ └─────────────┘ 

هم ، توم وبوب قابلوا بعضهم البعض مرتين ، وإصلاحه:

 MATCH (parent:Person)-[:PARENT]->(:Person) RETURN DISTINCT parent.name 

أضفنا كلمة مميزة إلى نتيجة الإرجاع للاستعلام بمعنى
مماثلة لتلك الموجودة في SQL.

 ╒═════════════╕ │"parent.name"│ ╞═════════════╡ │"Pam" │ ├─────────────┤ │"Tom" │ ├─────────────┤ │"Kate" │ ├─────────────┤ │"Mary" │ ├─────────────┤ │"Bob" │ ├─────────────┤ │"Dick" │ ├─────────────┤ │"Ann" │ ├─────────────┤ │"Pat" │ ├─────────────┤ │"Jack" │ └─────────────┘ 

قد تلاحظ أيضًا أن Neo4j يعود إلينا الوالدين بالترتيب الذي تم إدخالهما به في طلب CREATE .

دعنا الآن نسأل من هو الجد أو الجد:

 MATCH (grandparent:Person)-[:PARENT]->()-[:PARENT]->(:Person) RETURN DISTINCT grandparent.name 

عظيم ، هذا كل شيء:

 ╒══════════════════╕ │"grandparent.name"│ ╞══════════════════╡ │"Tom" │ ├──────────────────┤ │"Pam" │ ├──────────────────┤ │"Bob" │ ├──────────────────┤ │"Mary" │ └──────────────────┘ 

في قالب الاستعلام ، استخدمنا عقدة وسيطة بدون اسم () وعلاقات من النوع PARENT .

نكتشف الآن من هو الأب. الأب رجل لديه طفل. وبالتالي ، نحن نفتقر إلى البيانات حول من هو الرجل. وفقا لذلك ، لتحديد من هي الأم ، تحتاج إلى معرفة من هي المرأة. إضافة المعلومات ذات الصلة إلى قاعدة البيانات الخاصة بنا. للقيام بذلك ، نقوم بتعيين التسميات Male و Female إلى العقد الموجودة.

 MATCH (p:Person) WHERE p.name IN ["Tom", "Dick", "Bob", "Jim", "Jack"] SET p:Male 

 MATCH (p:Person) WHERE p.name IN ["Pam", "Kate", "Mary", "Liz", "Ann", "Pat", "Joli"] SET p:Female 

دعنا نفسر ما فعلناه هنا: لقد اخترنا جميع العقد المسمى Person ، فحصناها
خاصية name وفقًا للقائمة المحددة المحددة بين قوسين معقوفين ، وتعيين العقد المقابل التسمية Male أو Female على التوالي.

تحقق:

 MATCH (p:Person) WHERE p:Male RETURN p.name 

 ╒════════╕ │"p.name"│ ╞════════╡ │"Tom" │ ├────────┤ │"Bob" │ ├────────┤ │"Dick" │ ├────────┤ │"Jack" │ ├────────┤ │"Jim" │ └────────┘ 

 MATCH (p:Person) WHERE p:Female RETURN p.name 

 ╒════════╕ │"p.name"│ ╞════════╡ │"Pam" │ ├────────┤ │"Kate" │ ├────────┤ │"Mary" │ ├────────┤ │"Liz" │ ├────────┤ │"Ann" │ ├────────┤ │"Pat" │ ├────────┤ │"Joli" │ └────────┘ 

طلبنا جميع العقد المسمى Person ، والذي يحتوي أيضًا على تسمية Male أو Female ، على التوالي. لكن يمكننا أن نجعل طلباتنا مختلفة بعض الشيء:

 MATCH (p:Person:Male) RETURN p.name MATCH (p:Person:Female) RETURN p.name 

دعونا نلقي نظرة على الرسم البياني لدينا مرة أخرى:

متصفح Neo4j رسمت العقد في لونين مختلفين وفقا لعلامات ذكر و
أنثى.

حسنًا ، يمكننا الآن الاستعلام عن جميع الآباء من قاعدة البيانات:

 MATCH (p:Person:Male)-[:PARENT]->(:Person) RETURN DISTINCT p.name 

 ╒════════╕ │"p.name"│ ╞════════╡ │"Tom" │ ├────────┤ │"Bob" │ ├────────┤ │"Dick" │ ├────────┤ │"Jack" │ └────────┘ 

والأمهات:

 MATCH (p:Person:Female)-[:PARENT]->(:Person) RETURN DISTINCT p.name 

 ╒════════╕ │"p.name"│ ╞════════╡ │"Pam" │ ├────────┤ │"Kate" │ ├────────┤ │"Mary" │ ├────────┤ │"Ann" │ ├────────┤ │"Pat" │ └────────┘ 

لنقم الآن بصياغة علاقة شقيق وأخت. X هو شقيق ل Y ،
إذا كان رجلاً ، وفي حالة X و Y يوجد والد مشترك واحد على الأقل. وبالمثل ل
أخت العلاقة.

موقف الأخ على سايفر:

 MATCH (brother:Person:Male)<-[:PARENT]-()-[:PARENT]->(p:Person) RETURN brother.name, p.name 

 ╒══════════════╤════════╕ │"brother.name"│"p.name"│ ╞══════════════╪════════╡ │"Bob" │"Liz" │ └──────────────┴────────┘ 

موقف شقيقة على سايفر:

 MATCH (sister:Person:Female)<-[:PARENT]-()-[:PARENT]->(p:Person) RETURN sister.name, p.name 

 ╒═════════════╤════════╕ │"sister.name"│"p.name"│ ╞═════════════╪════════╡ │"Liz" │"Bob" │ ├─────────────┼────────┤ │"Ann" │"Pat" │ ├─────────────┼────────┤ │"Pat" │"Ann" │ └─────────────┴────────┘ 

لذلك ، يمكننا معرفة من هو والده ، وكذلك من هو جده أو جدته. ولكن ماذا عن الأجداد البعيدين؟ مع أجداد أجداد أم أجداد أم غير ذلك؟ لن نكتب قاعدة مناظرة لكل حالة ، وستكون أكثر إشكالية في كل مرة. في الواقع ، كل شيء بسيط: X هو سلف لـ Y إذا كان سلفًا من أحد الوالدين Y. يوفر Cypher نمطًا * يسمح لك بطلب سلسلة من العلاقات من أي طول:

 MATCH (p:Person)-[*]->(s:Person) RETURN DISTINCT p.name, s.name 

هناك بالفعل مشكلة واحدة في هذا: ستكون أي اتصالات. أضف مرجعًا إلى رابط PARENT :

 MATCH (p:Person)-[:PARENT*]->(s:Person) RETURN DISTINCT p.name, s.name 

من أجل عدم زيادة طول المقال ، نجد جميع أسلاف Joli :

 MATCH (p:Person)-[:PARENT*]->(:Person {name: "Joli"}) RETURN DISTINCT p.name 

 ╒════════╕ │"p.name"│ ╞════════╡ │"Jack" │ ├────────┤ │"Pat" │ ├────────┤ │"Bob" │ ├────────┤ │"Pam" │ ├────────┤ │"Tom" │ └────────┘ 

النظر في قاعدة أكثر تعقيدا لمعرفة من هو مرتبط بمن.
أولاً ، الأقارب هم أسلاف وأحفاد ، على سبيل المثال ، الابن والأم والجدة والحفيد. ثانياً ، الأقارب هم إخوة وأخوات ، بمن فيهم أبناء العم ، أبناء العم ، وما إلى ذلك ، وهذا يعني بالنسبة للأسلاف أن لديهم سلفًا مشتركًا. وثالثا ، يعتبر الأقارب الذين لديهم ذرية مشتركة ، مثل الزوج والزوجة ، أقارب.

في Cypher ، تحتاج إلى استخدام UNION للعديد من الأنماط:

 MATCH (r1:Person)-[:PARENT*]-(r2:Person) RETURN DISTINCT r1.name, r2.name UNION MATCH (r1:Person)<-[:PARENT*]-(:Person)-[:PARENT*]->(r2:Person) RETURN DISTINCT r1.name, r2.name UNION MATCH (r1:Person)-[:PARENT*]->(:Person)<-[:PARENT*]-(r2:Person) RETURN DISTINCT r1.name, r2.name 

هنا ، في القاعدة الأولى ، يتم استخدام الاتصالات التي لا يهمنا اتجاهها. يشار إلى مثل هذا الاتصال دون سهم ، مجرد اندفاعة - . تتم كتابة القاعدة الثانية والثالثة بطريقة واضحة ومألوفة.

لن نعطي نتيجة الاستعلام الكلي هنا ، سنقول فقط أن أزواج الأقارب الذين تم العثور عليهم هي 132 ، وهو ما يتماشى مع القيمة المحسوبة حيث أن عدد الأزواج المطلوبة من 12. يمكننا أيضًا تحديد هذا الاستعلام عن طريق استبدال تواجد المتغير r1 أو r2 بـ (:Person {name: "Liz"}) على سبيل المثال ، في حالتنا هذا ليس له معنى كبير ، لأن جميع الأشخاص في قاعدة البيانات الخاصة بنا هم أقرباء.

بهذا نختتم مناقشتنا لتحديد العلاقات بين الأشخاص في قاعدة البيانات الخاصة بنا.

أخيرًا ، فكر في كيفية إزالة العقد والروابط.

لحذف جميع الأشخاص لدينا ، يمكنك تنفيذ الطلب:

 MATCH (p:Person) DELETE p 

ومع ذلك ، سيعلمنا Neo4j بأنه لا يمكنك حذف العقد التي لها روابط.
لذلك ، نحذف الروابط أولاً ثم نكرر إزالة العقد:

 MATCH (p1:Person)-[r]->(p2:Person) DELETE r 

ما قمنا به الآن: قارن بين شخصين يوجد اتصال بينهما ، واسمه هذا الاتصال كـ r ثم قام بحذفه.

استنتاج

يوضح المقال كيفية استخدام إمكانيات لغة استعلام Cypher باستخدام مثال بسيط للرسم البياني الاجتماعي. على وجه الخصوص ، درسنا كيفية إضافة العقد والارتباطات باستخدام استعلام واحد ، وكيفية البحث عن البيانات ذات الصلة ، بما في ذلك الارتباطات غير المباشرة ، وكيفية تعيين العلامات إلى العقد. يمكن العثور على مزيد من المعلومات حول Cypher على الروابط أدناه. نقطة انطلاق جيدة هي "Neo4j Cypher Refcard".

Neo4j أبعد ما يكون عن الرسم البياني الوحيد DBMS. من بين الأكثر شعبية الأخرى كايلي ، Dgraph مع لغة الاستعلام GraphQL ، ArangoDB متعدد النماذج و OrientDB . قد تكون Blazegraph ذات أهمية خاصة مع دعم RDF و SPARQL.

مراجع

• Neo4j: مقدمة ل Cypher
• Neo4j سايفر Refcard
• openCypher

قائمة المراجع

• روبنسون جان ، ويبر جيم ، إيفريم إميل. قواعد بيانات الرسم البياني. ميزات جديدة
  للعمل مع البيانات ذات الصلة / لكل. من الانجليزية - 2nd إد. - M: DMK الصحافة ،
  2016 - 256 ثانية.
• Bratko I. البرمجة بلغة Prolog للذكاء الاصطناعي:
  في. من الانجليزية - م: مير ، 1990. - 560 صفحة: مريض.

خاتمة

يعرف مؤلف المقال شركتين فقط (كلتاهما من سان بطرسبرغ) تستخدمان الرسم البياني DBMSs لمنتجاتها. لكن أود أن أعرف عدد شركات قراء هذه المقالة التي تستخدمها في تطويرها. لذلك ، أقترح المشاركة في المسح. اكتب أيضًا عن تجربتك في التعليقات ، سيكون من المثير للاهتمام معرفة ذلك.