Question

我开始深入研究图形数据库，但我不知道这些图形是如何在内部存储的。假设我有这张图（取自Wikipedia）：

如何将此图表序列化为键值对象？（例如Python词典）

我想象两个dicts，一个用于顶点，一个用于边缘：

{'vertices':
 {'1': {'Name': 'Alice', 'Age': 18},
  '2': {'Name': 'Bob', 'Age': 22},
  '3': {'Type': 'Group', 'Name': 'Chess'}},
 'edges':
 {'100': {'Label': 'knows', 'Since': '2001/10/03'},
  '101': {'Label': 'knows', 'Since': '2001/10/04'},
  '102': {'Label': 'is_member', 'Since': '2005/7/01'},
  '103': {'Label': 'Members'},
  '104': {'Label': 'Members'},
  '105': {'Label': 'is_member', 'Since': '2011/02/14'}},
 'connections': [['1', '2', '100'], ['2', '1', '101'],
                 ['1', '3', '102'], ['3', '1', '103'],
                 ['3', '2', '104'], ['2', '3', '105']]}

但我不确定，这是否是最实用的实施方案。也许“连接”应该在“顶点”字典内。那么，使用键值对象实现图数据存储的最佳方法是什么？我可以在哪里以及在哪里阅读更多相关信息？

可能相关但不重复：How to represent a strange graph in some data structure

Answer 1

正常模式是没有单独的connections结构，而是将该信息放在edges结构中。这给出了类似的东西：

{
'vertices': {
    '1': {'Name': 'Alice', 'Age': 18},
    '2': {'Name': 'Bob', 'Age': 22},
    '3': {'Type': 'Group', 'Name': 'Chess'} },
'edges': [
    {'from': '1', 'to': '2', 'Label': 'knows', 'Since': '2001/10/03'},
    {'from': '2', 'to': '1', 'Label': 'knows', 'Since': '2001/10/04'},
    {'from': '1', 'to': '3', 'Label': 'is_member', 'Since': '2005/7/01'},
    {'from': '3', 'to': '1', 'Label': 'Members'},
    {'from': '3', 'to': '2', 'Label': 'Members'},
    {'from': '2', 'to': '3', 'Label': 'is_member', 'Since': '2011/02/14'} ] }

Answer 2

似乎没问题 - 每个对象都有它，没有重复。它对“阅读和处理目的”有好处。但没有'最佳'代表。它总是取决于你的目的。你想要能够通过名称快速找到顶点吗？或按日期划分边缘？或者你想快速测试两个顶点是否连接？或者相反 - 您想快速修改图表的某些部分？每个目的都需要不同的数据库表数据结构

Answer 3

这些图如何在内部存储

如何将此图序列化为键值对象

这些问题不同，需要不同的答案。

在前一种情况下，主要要求可能是有效执行复杂的查询。
我建议研究现有的工业强度解决方案。

用NoSQL术语来说，这些嵌套的键值对象是文档。因此，人们可以研究图如何存储在“分层”多模型数据库中，这些数据库是：

支持图形数据模型，和
使用基础文档数据模型。

此类数据库的示例是ArangoDB，OrientDB，Azure CosmosDB。

您还可以将“文档数据模型”替换为“宽列数据模型”，因为可以将宽列数据模型视为二维键值模型。

此类数据库的示例是DataStax Enterprise Graph或Grakn。

例如，在ArangoDB中，边stored作为常规文档，但是在特殊集合中。

很显然，所使用的数据结构可能会附带其他索引等（or not）。

那么，使用键值对象实现图形数据存储的最佳方法是什么？

我在哪里以及在哪里可以了解到更多信息？

我建议另一篇来自ArangoDB的文章：

Storing a graph in a pure document store

Answer 4

我不会对Eamonn的答案进行任何更改。

每个顶点和边缘都有3个元素。.id，标签和属性

{
'vertices': {
    '1': {'Label' : Person, 'Properties' : { 'Name': 'Alice', 'Age': 18}},
    '2': {'Label' : Person, 'Properties' : {'Name': 'Bob', 'Age': 22}},
    '3': {'Label': 'Group', 'Properties' : { 'Name': 'Chess'} },
'edges': [
    '4' : {'from': '1', 'to': '2', 'Label': 'knows', 'Properties':{'Since': '2001/10/03' , 'Until' : '2001/10/03'}},
    '5' : {'from': '2', 'to': '1', 'Label': 'knows', 'Properties':{'Since': '2001/10/04', 'Until' : '2001/10/05'}}
 ]
}

通过这种方式，您可以按顶点/边缘及其标签和属性进行查询。

Answer 5

我会像这样序列化它，除了您应该根据查找的内容选择密钥。我以为您使用的是ID，但也许使用名称会更好。

{
    'members': {
        '1': {
            'id': '1',
            'name': 'Alice',
            'age': 18,
            'groups': {
                '3': {
                    'path': 'groups.3',
                    'since': '2005-07-01'
                }
            },
            'knows': {
                '2': {
                    'path': 'members.2',
                    'since': '2001-10-03'
                }
            }
        },
        '2': {
            'id': '2',
            'name': 'Bob',
            'age': 22,
            'groups': {
                '3': {
                    'path': 'groups.3',
                    'since': '2011-02-14'
                }
            },
            'knows': {
                '1': {
                    'path': 'members.1',
                    'since': '2001-10-04'
                }
            }
        }
    },
    'groups': {
        '3': {
            'id': '3',
            'name': 'Chess',
            'members': {
                '1': { 'path': 'members.1' },
                '2': { 'path': 'members.2' }
            }
        }
    }
}

如果您有一种序列化对图形其他部分的引用的方法，那么可以直接将图形序列化为键-值对，这就是我使用'path'的目的。如果我将其反序列化为字典，则可以考虑将路径值替换为它们所引用的实际字典。请记住，这可能会导致循环引用，如果将其序列化为json或其他内容，可能会导致问题。

Answer 6

我也将在结构中添加一个邻接。我的看法就是这样，

{
  'vertices': {
    '1': {'Name': 'Alice', 'Age': 18},
    '2': {'Name': 'Bob', 'Age': 22},
    '3': {'Type': 'Group', 'Name': 'Chess'} 
   },
'edges': {
 '100' : {'from': '1', 'to': '2', 'Label': 'knows', 'Since': '2001/10/03'},
 '101': {'from': '2', 'to': '1', 'Label': 'knows', 'Since': '2001/10/04'},
 ....
  },
'adjacency': {
  '1': ['101', '102'],
  ...
  }
}

这样，我可以轻松地找到哪些顶点与顶点相邻，而无需遍历所有的顶点。

将图形数据表示为键值对象

6 个答案: