PostgreSQL圖(graph)的遞歸查詢實(shí)例
背景
在樹形遞歸查詢這篇文章,我記錄了使用CTE語法查詢樹形結(jié)構(gòu)的辦法。在一個(gè)樹形結(jié)構(gòu)中,每一個(gè)節(jié)點(diǎn)最多有一個(gè)上級(jí),可以有任意個(gè)數(shù)的下級(jí)。
在實(shí)際場(chǎng)景中,我們還會(huì)遇到對(duì)圖(graph)的查詢,圖和樹的最大區(qū)別是,圖的節(jié)點(diǎn)可以有任意個(gè)數(shù)的上級(jí)和下級(jí)。如下圖所示
因?yàn)閳D可能存在loop結(jié)構(gòu)(上圖紅色箭頭),所以在使用CTE遞歸的過程中,必須要破環(huán)(break loop),否則算法就會(huì)進(jìn)入無限遞歸,永不結(jié)束。
存儲(chǔ)和查詢圖結(jié)構(gòu),目前當(dāng)紅數(shù)據(jù)庫是neo4j,但是當(dāng)數(shù)據(jù)量只有十幾萬條的時(shí)候,PostgreSQL完全可以勝任。
構(gòu)造樣本數(shù)據(jù)
-- 每一條有向關(guān)系邊都存在上游,下游兩個(gè)節(jié)點(diǎn) drop table if exists demo.t_rel; create table if not exists demo.t_rel(up int , down int); -- 唯一約束,避免插入相同的關(guān)系 alter table demo.t_rel add constraint udx_t_rel unique (up, down); insert into demo.t_rel values(6,5),(3,7),(5,1),(1,2),(5,2),(5,7),(7,2),(2,4),(7,4); -- 構(gòu)造一條環(huán)數(shù)據(jù),7-2-4-7 delete from demo.t_rel where up=4 and down=7; insert into demo.t_rel values(4,7);
遞歸查詢
指定節(jié)點(diǎn)的下級(jí)
常見的一個(gè)場(chǎng)景是,給定一個(gè)節(jié)點(diǎn),查詢這個(gè)節(jié)點(diǎn)的所有下級(jí)節(jié)點(diǎn)和路徑。使用破環(huán)的算法關(guān)鍵如下
- 使用數(shù)組保存當(dāng)前的路徑信息。
- 計(jì)算下一個(gè)節(jié)點(diǎn)之前,判斷該節(jié)點(diǎn)是否已經(jīng)存在于路徑上。如果是,就說明該點(diǎn)是環(huán)的起點(diǎn),必須排除這個(gè)節(jié)點(diǎn)來達(dá)到破環(huán)的效果。
- 起始節(jié)點(diǎn)和最大深度,都是可選的。如果忽略這兩個(gè)條件,就會(huì)返回完整的圖信息。
with recursive downstream as ( select 1 as lvl, r.up, r.down, -- 保存當(dāng)前路徑 array[]::int[] || r.up || r.down as trace from demo.t_rel r where r.up = 7 -- 指定起點(diǎn) union all select ds.lvl +1, r.up, r.down, ds.trace || r.down from demo.t_rel r , downstream ds where r.up = ds.down -- 破環(huán) and not r.down = any(ds.trace) and ds.lvl < 20 -- 最大深度 ) select * from downstream ds;
上面以節(jié)點(diǎn)7為開始,返回下級(jí)的所有節(jié)點(diǎn)和路徑信息,如下。
-- 可以看到并沒有包括7-2-4-7這條環(huán)。 lvl | up | down | trace -----+----+------+--------- 1 | 7 | 2 | {7,2} 1 | 7 | 4 | {7,4} 2 | 2 | 4 | {7,2,4} (3 rows)
指定節(jié)點(diǎn)的所有關(guān)聯(lián)
在社交網(wǎng)絡(luò)的場(chǎng)景中,我們根據(jù)一個(gè)特定的節(jié)點(diǎn),查詢所有的關(guān)系網(wǎng)。在本文的樣本數(shù)據(jù)中,我們的需求就變成,同時(shí)查詢指定節(jié)點(diǎn)的所有上級(jí)和下級(jí)。
為了方便后面的測(cè)試,我們封裝一個(gè)函數(shù)
drop function if exists f_get_rel; /* 取得某個(gè)節(jié)點(diǎn)的相關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn),和路徑信息。 @start_node 起始節(jié)點(diǎn)。 @direct_flag 查詢方向,-1:查找上級(jí);1:查找下級(jí); 0:查找上下級(jí); @max_depth 遞歸深度,即查找最多幾級(jí)關(guān)系。 */ create or replace function f_get_rel(start_node int, direct_flag int=1, max_depth int=20) returns table (direct int, cur_depth int, up_node int, down_node int, trace int[]) as $$ begin return query with recursive downstream as ( select 1 as lvl, r.up, r.down, array[]::int[] || r.up || r.down as trace from demo.t_rel r where r.up = start_node and direct_flag in (0, 1) union all select ds.lvl +1, r.up, r.down, ds.trace || r.down from demo.t_rel r , downstream ds where r.up = ds.down and not r.down = any(ds.trace) and ds.lvl < max_depth ), upstream as ( select 1 as lvl, r.up, r.down, array[]::int[] || r.up || r.down as trace from demo.t_rel r where r.down = start_node and direct_flag in (0, -1) union all select us.lvl +1, r.up, r.down, r.up || us.trace from demo.t_rel r , upstream us where r.down = us.up and not r.up = any(us.trace) and us.lvl < max_depth ) select -1, us.* from upstream us union all select 1, ds.* from downstream ds order by 1 desc, lvl, up, down ; end; $$ language plpgsql strict;
測(cè)試一下,查詢節(jié)點(diǎn)7的所有3度關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)信息,如下
dap=# select * from demo.f_get_rel(7,0,3); direct | cur_depth | up_node | down_node | trace --------+-----------+---------+-----------+----------- 1 | 1 | 7 | 2 | {7,2} 1 | 1 | 7 | 4 | {7,4} 1 | 2 | 2 | 4 | {7,2,4} -1 | 1 | 3 | 7 | {3,7} -1 | 1 | 4 | 7 | {4,7} -1 | 1 | 5 | 7 | {5,7} -1 | 2 | 2 | 4 | {2,4,7} -1 | 2 | 6 | 5 | {6,5,7} -1 | 3 | 1 | 2 | {1,2,4,7} -1 | 3 | 5 | 2 | {5,2,4,7} (10 rows)
圖形顯示結(jié)果
ECharts模板
在沒有集成圖形界面之前,使用ECharts的示例代碼(地址),可以直觀的查看關(guān)系圖譜。對(duì)官方樣表進(jìn)行微調(diào)之后,代碼如下
注意 代碼中的 data 和 links 部分需要進(jìn)行替換
option = { title: { text: '數(shù)據(jù)圖譜' }, tooltip: {}, animationDurationUpdate: 1500, animationEasingUpdate: 'quinticInOut', series : [ { type: 'graph', layout: 'force', force: { repulsion: 1000 }, focusNodeAdjacency: true, symbolSize: 30, roam: true, label: { normal: { show: true } }, edgeSymbol: ['circle', 'arrow'], edgeSymbolSize: [4, 10], edgeLabel: { normal: { textStyle: { fontSize: 20 } } }, data: [ { name:"2", draggable: true, symbolSize:20}, ], links: [ { source:"2", target:"4"}, ], } ] };
造顯示用數(shù)據(jù)
構(gòu)造 data 部分
-- 根據(jù)節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)點(diǎn)數(shù)量,設(shè)置圖形大小 with rel as (select * from f_get_rel(7,0,2)), up_nodes as (select up_node, count(distinct down_node) as out_cnt from rel group by up_node), down_nodes as (select down_node, count(distinct up_node) as in_cnt from rel group by down_node), node_cnt as ( select up_node as node, out_cnt as cnt from up_nodes union all select * from down_nodes ) select '{ name:"' || n.node || '", draggable: true, symbolSize:' || sum(n.cnt) * 10 || '},' as node from node_cnt n group by n.node order by 1;
構(gòu)造 links 部分
select distinct r.up_node, r.down_node, '{ source:"'|| r.up_node ||'", target:"'|| r.down_node ||'"},' as links from f_get_rel(7,0,3) r order by r.up_node ;
圖形顯示
把構(gòu)造的data和links替換到ECharts代碼里面
查詢節(jié)點(diǎn)7的所有2度關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)信息,結(jié)果顯示如下
查詢節(jié)點(diǎn)7的所有關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)信息(不限層級(jí)數(shù)),結(jié)果顯示如下
總結(jié)
以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了,希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。
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