使用neo4j构建知识图谱的简明教程

下面是使用neo4j构建知识图谱的简明教程，通过一番折腾发现，学习使用一个工具最快的方法不是看文档，而是看视频，然后实操，并记录。

neo4j功能简介

neo4j是一个图形数据关联软件。

可以使用它来构建和维护知识图谱。

知识图谱是智能教育的基础，它是学习者画像、智能推荐、学习分析、智慧内容以及智能导师的前提。

本案例尝试使用三元组构建图谱，所谓三元组是：节点1-连接-节点2。

首先导入csv需要将文件放置在import文件夹中，从neo4j面板可以打开这个文件夹。

每次修改这个文件夹，可能需要重启neo4j，否则可能无法加载。另外确保文件名一致。

常用命令

清空已有节点和关系
MATCH (n) DETACH DELETE n

导入CSV文件

LOAD CSV WITH HEADERS FROM "file:///node1.csv" AS line
MERGE (z:概念1{name:line.node1}) 

LOAD CSV WITH HEADERS FROM "file:///node2.csv" AS line
MERGE (z:概念2{name:line.node2}) 

LOAD CSV WITH HEADERS FROM "file:///tup.csv" AS line  
match (from:概念1{name:line.node1}),(to:概念2{name:line.node2})  
merge (from)-[r:关联{name:line.link}]->(to)

导入并创建节点和关系

LOAD CSV FROM 'file:///tup.csv' AS line CREATE (:Map { linkID: line[0], nod1: line[1], link: line[2], nod2:line[3] });

LOAD CSV FROM 'file:///tup.csv' AS line 
CREATE (line[1])-[r:line[2]]->(line[3]);

显示所有关系

MATCH (n) RETURN (n)

MATCH (n:概念1{name:"细胞"}) RETURN n

MATCH (n:概念1{name:"细胞"})-[]-() RETURN n

利用apoc创建三元图

apoc是一个插件，需要先安装，然后才能调用。

创建概念1节点

LOAD CSV WITH HEADERS FROM "file:///node1.csv" AS line
call apoc.create.node(["Concept1",line.node1],{name:line.node1}) yield node
return node

创建概念2节点

LOAD CSV WITH HEADERS FROM "file:///node2.csv" AS line
call apoc.create.node(["Concept2",line.node2],{name:line.node2}) yield node
return node

创建关联

LOAD CSV WITH HEADERS FROM "file:///tup.csv" AS line
match (c1:Concept1{name:line.node1}),(c2:Concept2{name:line.node2}) 
call apoc.create.relationship(c1,line.link,line{.type},c2) yield rel
return rel

清除重复节点和关系

MATCH (n:Tag)
WITH n.name AS name, COLLECT(n) AS nodelist, COUNT(*) AS count
WHERE count > 1
CALL apoc.refactor.mergeNodes(nodelist) YIELD node
RETURN node

MATCH (n:Concept2)
WITH n.name AS name, COLLECT(n) AS nodelist, COUNT(*) AS count
WHERE count > 1
CALL apoc.refactor.mergeNodes(nodelist) YIELD node
RETURN node

MATCH (a:Concept1)-[r]-(b:Concept2)
WITH a, b, collect(r) as rels
CALL apoc.refactor.mergeRelationships(rels,{properties:"combine"})
YIELD rel 
RETURN count(rel)

路径查询命令

# 两节点之间的所有路径
MATCH p=(a)-[*]->(b)
RETURN p
# a->b 直接连接
MATCH p=(a)-[]->(b)
RETURN p

MATCH p=(:Concept1{name:"细胞"})-[]->(:Concept2{name:"蛋白质"})
RETURN p

# a-...>b a、b之间有三个关系及两个节点
# 等价于 (a) - () - () -> (b)
MATCH p=(a)-[*3]->(b)
RETURN p

# 路径包含2个以上关系
MATCH p=(a)-[*2..]->(b)
RETURN p

# 路径包含6个以内关系
MATCH p=(a)-[*..6]->(b)
RETURN p

# 路径包含3~5个关系
MATCH p=(a)-[*3..5]->(b)
RETURN p

通过三元组csv数据表创建概念网络

这个工作用cmap或者node4j都可以做，cmap适合简单的制图，node4j更适合在服务器端构建知识图谱。下面介绍一下如何通过node4j和一个数据表来生成图库。

部分csv数据表结构如下

hc	link	tc	role
细胞	包含	细胞膜
细胞	包含	细胞质
细胞	多包含	细胞核
细胞	包含	水	三分之二

其中hc表示head Concept，tc表示tail concept, link是连续词，role是补充说明。

添加节点

LOAD CSV WITH HEADERS FROM "file:///relation.csv" AS line
call apoc.create.node(["Concept",line.hc],{name:line.hc}) yield node
return node

LOAD CSV WITH HEADERS FROM "file:///relation.csv" AS line
call apoc.create.node(["Concept",line.tc],{name:line.tc}) yield node
return node

去除重复节点

MATCH (n:Concept)
WITH n.name AS name, COLLECT(n) AS nodelist, COUNT(*) AS count
WHERE count > 1
CALL apoc.refactor.mergeNodes(nodelist) YIELD node
RETURN node

添加链接

LOAD CSV WITH HEADERS FROM "file:///relation.csv" AS line
match (c1:Concept{name:line.hc}),(c2:Concept{name:line.tc}) 
call apoc.create.relationship(c1,line.link,line{.role},c2) yield rel
return rel

查看效果

MATCH p=()-->() RETURN p LIMIT 100

MATCH p=(:Concept{name:"细胞"})-[]->(:Concept{name:"蛋白质"})
RETURN p

MATCH p=(:Concept{name:"细胞"})-[*]->(:Concept{name:"蛋白质"})
RETURN p

显示结果如下：

修改和完善图谱

增加节点

CREATE (n:Person {name:'John'}) RETURN n

CREATE (n:Concept {name:'细胞呼吸'}) RETURN n

增加链接

MATCH (a:Person {name:'Liz'}), 
      (b:Person {name:'Mike'}) 
MERGE (a)-[:FRIENDS]->(b)

MATCH (a:Concept {name:'光合作用'}), 
      (b:Concept {name:'光反应'}) 
MERGE (a)-[:包含]->(b)

MATCH (a:Concept {name:'光合作用'}), 
      (b:Concept {name:'暗反应'}) 
MERGE (a)-[:包含]->(b)

MATCH p=(:Concept{name:"光合作用"})-[*..3]->()
RETURN p LIMIT 100

数据库操作

备份数据库

如果你对数据库进行了修改，想保留一个备份以备今后使用，那么可以使用neo4j-admin dump命令。

首先先停止服务，然后在shell环境下，运行：

bin/neo4j-admin dump --database=neo4j --to=/dumps/neo4j/neo4j-<timestamp>.dump

具体可以参考官方文档。

加载数据库

你还可以使用neo4j-admin load命令加载一个数据库。如果是替换一个已有数据库，你需要先将其停止运行。

bin/neo4j-admin load --from=/dumps/neo4j/neo4j-<timestamp>.dump --database=neo4j --force

复制数据库

使用neo4j-admin copy复制或者选择性复制

STOP DATABASE neo4j

bin/neo4j-admin copy --from-database=neo4j --to-database=copy

ls -al ../data/databases

CREATE DATABASE copy

SHOW DATABASES

还可以筛选数据，下面的命令就是删除cat，dog标签的节点

bin/neo4j-admin copy --from-database=neo4j --to-database=copy --delete-nodes-with-labels="Cat,Dog"

参考官方文档。