[发明专利]一种基于富图模型RichGraph的图数据管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及图数据管理的技术领域，具体涉及一种基于富图模型RichGraph的图数据管理方法。

背景技术

随着web2.0时代的到来，海量具有复杂图结构的数据不断产生，越来越多的领域不仅仅看重于信息实体本身，更关注于实体间的联系，例如网页挖掘、生物领域、化学领域、空间科学、地理学等。如何合理地、高效地管理具有图结构的信息是数据库领域面临的挑战。

然而目前应用最广泛的关系型数据库由于其关系逻辑模型的局限性，存在很多难以克服的问题，因此非关系型数据应运而生，如列存储数据库、文档型数据库、键值存储数据库以及图数据库。其中图数据库的逻辑模型即是图结构，因此十分易于信息实体间复杂语义关系的表达。但是目前的图数据模型未能表示实体及实体间关系所具有的丰富属性，对信息的表达并不充分。近期热门的图数据库如Sparksee和Neo4j，由于其底层索引方式较为复杂且并不开源，因此实用性不强。

本发明提出了一种基于富图模型RichGraph的图数据管理方法，给出了富图模型的完整定义以及基于Lucene的实现方法，并将其应用在图数据管理领域，实现了一种属性图数据库管理系统MyGraphDB。本发明的图数据方法对包含复杂语义关系的图结构数据具有良好的表示及管理能力。

发明内容

本发明要解决的问题为：克服现有技术的不足，提出了一种表达能力更为丰富的属性图数据模型RichGraph，并通过开源的Lucene全文索引检索引擎进行底层实现，为图数据信息的表示和管理提供了一种高效可行的技术解决方案。

本发明采用的技术方案为：一种基于富图模型RichGraph的图数据管理方法，该处理方法包括如下步骤：

(1)建立属性图数据模型RichGraph

属性图模型RichGraph符合一般数据模型的定义，分逻辑模型、物理模型和完整性约束三个方面进行定义；

所述的逻辑模型用于定义图数据库中的数据结构类型，即可以表示的节点以及边；该模型不仅可以表示图的拓扑结构，还能对表示信息实体的图节点以及表示实体间语义关系的边具有的复杂属性信息进行表示；

所述的操作模型定义了数据的增、删、改、查四类操作，通过该模型可以完成对数据信息的管理操作；关于数据查询，具体定义了6种原子操作和4种限制操作，通过这些操作可以实现对数据库中所有数据信息的查询；

所述的完整性约束是保证数据一致性，保证数据库中的数据实例与数据库预先定义模式相一致的约束条件；按照图数据模型中的两类主要元素，分别定义了节点完整性约束和边完整性约束；

(2)基于属性图模型RichGraph的图数据管理方法

采用lucene全文索引检索引擎作为图数据模型的底层物理实现方法，将属性图中的节点和边信息存储于lucene索引目录中，通过lucene检索引擎完成对属性图数据的全部操作。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)、本发明完整地形式化表达了一种富图模型RichGraph，其在传统图模型的基础上增加了图节点以及边的属性信息描述，丰富了图数据模型的表达能力；

(2)、本发明提出了一种基于开源lucene全文检索引擎的图数据管理方法，其对于图数据的管理在效率和效果上均优于现有技术。

附图说明

图1为节点插入流程图；

图2为边插入流程图；

图3为富图数据逻辑模型与物理模型的映射示意图。

具体实施方式

下面参考附图，对本发明的实施分富图模型的定义、富图数据模型的实现方法以及属性图数据库管理系统MyGraphDB三部分进行详细的说明。

一、富图数据模型的定义

富图数据模型的定义分为逻辑模型、物理模型和完整性约束三个方面进行定义。

1.逻辑模型：通常情况下我们理解的图是由一些节点和边共同组成的一种数据模型，其可以定义为G＝(V,E)。其中V表示图中节点的集合，表示节点与节点之间边的集合。为了表示除拓扑结构以外更丰富的属性信息，定义富图数据模型如下，