Neo4j是一款開(kāi)源圖數(shù)據(jù)庫(kù)，使用Python語(yǔ)言訪問(wèn)Neo4j可以使用Py2neo。本文介紹了使用Py2neo訪問(wèn)Neo4j，批量創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)和關(guān)系的方法。Py2neo提供了直接執(zhí)行Cypher語(yǔ)句的方法，也提供了諸如Node、Relationship、Path一系列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在不同的場(chǎng)景下可以靈活使用。

​本文使用的Py2neo是2021.1之后的版本，手冊(cè)請(qǐng)戳這里：
The Py2neo Handbook

一、安裝Py2neo

使用pip安裝Py2neo，執(zhí)行：

pip install py2neo

查看已安裝的Py2neo是什么版本的：

pip show py2neo

二、連接Neo4j數(shù)據(jù)庫(kù)

本文中會(huì)用到多種數(shù)據(jù)類型，在此一并引用

import numpy as np
import pandas as pd
from py2neo import Node,Relationship,Graph,Path,Subgraph

配置Neo4j數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)地址、用戶名和密碼

neo4j_url = '訪問(wèn)地址'
user = '用戶名'
pwd = '密碼'

在此時(shí)間段之前訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的方式為：

graph = Graph(neo4j_url, username=user, password=pwd)

在此時(shí)間段之后的版本訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的方式為（就是這么不兼容）：

graph = Graph(neo4j_url,  auth=(user, pwd))

1. 使用graph.run執(zhí)行Cypher語(yǔ)句創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)

如果熟悉Cypher語(yǔ)句的話，可以通過(guò)使用graph.run執(zhí)行Cypher語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)等操作，方法如下所示：

cypher_ = "CREATE (:Person {name:'王王', age:35, work:'腳本之家}),\
(:Person {name:'李李', age:20, work:'腳本之家})"
graph.run(cypher_)

這樣就在Neo4j中創(chuàng)建了兩個(gè)label為Person的節(jié)點(diǎn)，第一個(gè)節(jié)點(diǎn)的name屬性為“王王”，age屬性為35，work屬性為“腳本之家”，第二個(gè)節(jié)點(diǎn)的name屬性為“李李”，age屬性為20，work屬性為“宇腳本之家”。

同樣，可以通過(guò)調(diào)用graph.run執(zhí)行Cypher語(yǔ)句創(chuàng)建關(guān)系。

cypher_ = "MATCH (from:Person{name:'王王'}),\
(to:Person{name:'李李'}) MERGE (from)-[r:同事]->(to)"
graph.run(cypher_)

這樣在Neo4j中就有了具有同事關(guān)系的兩個(gè)Person節(jié)點(diǎn)。

2. 使用Node數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)

Py2neo也提供graph.create方法來(lái)創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)和關(guān)系

node = Node("Person", name="李李", age=20, work="腳本之家")
graph.create(node)

與執(zhí)行Cypher語(yǔ)句的效果相同，在Neo4j中創(chuàng)建了一個(gè)Person節(jié)點(diǎn)。

需要注意的是，這兩種創(chuàng)建方法，如果反復(fù)執(zhí)行的話，是會(huì)在Neo4j中創(chuàng)建出重復(fù)的節(jié)點(diǎn)的，即name、age、work屬性完全一樣，但在Neo4j中的id不一樣的多個(gè)節(jié)點(diǎn)。

3. 使用Node、Relationship和Subgraph數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)和關(guān)系

上面兩種方法都是一次創(chuàng)建一個(gè)節(jié)點(diǎn)或者一個(gè)關(guān)系，Py2neo也提供了批量創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)和關(guān)系的方法，而且性能更優(yōu)。下面就以下圖中的圖譜為例，使用Py2neo提供Node、Relationship和Subgraph數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在Neo4j中創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)和關(guān)系。

首先創(chuàng)建一些label為Person的節(jié)點(diǎn)，即Node對(duì)象，第一個(gè)參數(shù)是label，屬性按key=value依次作為參數(shù)傳入。如果節(jié)點(diǎn)有多個(gè)label，可以用Node.add_label("label_text")來(lái)追加label。

node1 = Node("Person", name="王王", age=35, work="腳本之家")
node2 = Node("Person", name="李李", age=20, work="腳本之家")
node3 = Node("Person", name="張張", age=30, work="腳本之家")
node4 = Node("Person", name="趙趙", age=45, work="月亮中學(xué)")
node4.add_label("Teacher")
node5 = Node("Person", name="劉劉", age=20, work="地球電子商務(wù)公司")

再創(chuàng)建一些label為L(zhǎng)ocation的節(jié)點(diǎn)

node6 = Node("Location", name="南京") 
node7 = Node("Location", name="江寧區(qū)") 
node8 = Node("Location", name="祿口機(jī)場(chǎng)") 

建立一些Person和Person節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系，Neo4j中的關(guān)系是有方向的，所以Relationship第一個(gè)參數(shù)為起始節(jié)點(diǎn)，第三個(gè)參數(shù)是結(jié)束節(jié)點(diǎn)，而第二個(gè)節(jié)點(diǎn)為關(guān)系的類型。這里創(chuàng)建的同事、鄰居的關(guān)系為雙向的，老師、學(xué)生的關(guān)系為單向。

relation1 = Relationship(node1, "同事", node2)
relation2 = Relationship(node2, "同事", node1)

relation3 = Relationship(node2, "同事", node3)
relation4 = Relationship(node3, "同事", node2)

relation5 = Relationship(node3, "鄰居", node4)
relation6 = Relationship(node4, "鄰居", node3)

relation7 = Relationship(node4, "學(xué)生", node5)
relation8 = Relationship(node5, "老師", node4)

創(chuàng)建一些Location和Location節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系，地域之間的包含關(guān)系為單向。

relation9 = Relationship(node6, "包含", node7)
relation10 = Relationship(node7, "包含", node8)

創(chuàng)建Person節(jié)點(diǎn)和Location節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系，這里“到訪”的關(guān)系是有屬性的，date表示到訪的日期，stay_hours表示停留的時(shí)間?？梢允褂靡粋€(gè)key:value的字典數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)保存屬性，再賦予關(guān)系

properties1={'date':'2021-7-16','stay_hours':1}
relation11 = Relationship(node2, "到訪", node8, **properties1)

properties2={'date':'2021-7-19','stay_hours':4}
relation12 = Relationship(node5, "到訪", node8, **properties2)

然后將以上所有節(jié)點(diǎn)和關(guān)系組成Subgraph

node_ls = [node1, node2, node3, node4, 
           node5, node6, node7, node8]
relation_ls = [relation1, relation2, relation3, relation4, 
               relation5, relation6, relation7, relation8, 
               relation9, relation10, relation11, relation12]
subgraph = Subgraph(node_ls, relation_ls)

最后通過(guò)事務(wù)類Transaction提交，批量創(chuàng)建這些節(jié)點(diǎn)和關(guān)系。這里tx.create并沒(méi)有真正創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)和關(guān)系，直到graph.commit才一次性提交到Neo4j進(jìn)行創(chuàng)建。

tx = graph.begin() 
tx.create(subgraph)
graph.commit(tx)

重復(fù)執(zhí)行上面的命令，不會(huì)創(chuàng)造出重復(fù)的節(jié)點(diǎn)和關(guān)系。這一點(diǎn)手冊(cè)中有說(shuō)明：“subgraph中的已經(jīng)和數(shù)據(jù)庫(kù)綁定的實(shí)體將保持不變，那些沒(méi)有綁定的將在數(shù)據(jù)庫(kù)中新建并綁定上?！?/p>

create(subgraph) Create remote nodes and relationships that correspond to those in a local subgraph. Any entities in subgraph that are already bound to remote entities will remain unchanged, those which are not will become bound to their newly-created counterparts.

三、性能對(duì)比

做一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)粗略地對(duì)比逐個(gè)創(chuàng)建和批量創(chuàng)建的時(shí)間開(kāi)銷。在Neo4j為空數(shù)據(jù)庫(kù)的情況下，分別采用逐個(gè)創(chuàng)建和批量創(chuàng)建的方法創(chuàng)建10000個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有name和age兩個(gè)屬性，都是隨機(jī)生成的，使用jupyter notebook的%%time命令計(jì)算時(shí)間開(kāi)銷。

import random
N = 10000

逐個(gè)創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)：

%%time
for i in range(N):
    random_name = "P"+str(round(random.random()*N*2))
    random_age = round(random.random()*15)
    node = Node("Person", name=random_name, age=random_age)
    graph.create(node)

CPU times: user 50.3 s, sys: 4.19 s, total: 54.5 s
Wall time: 5min 16s

批量創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)：

%%time
node_ls = []
for i in range(N):
    random_name = "P"+str(round(random.random()*N*2))
    random_age = round(random.random()*15)
    node = Node("Person", name=random_name, age=random_age)
    node_ls.append(node)

subgraph = Subgraph(node_ls, [])
tx = graph.begin() 
tx.create(subgraph)
graph.commit(tx)

CPU times: user 448 ms, sys: 75.5 ms, total: 523 ms
Wall time: 1.46 s

實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)，只是創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)的話，批量創(chuàng)建方法的時(shí)間開(kāi)銷幾乎是線性增長(zhǎng)的，當(dāng)一次性提交10萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建任務(wù)時(shí)，時(shí)間開(kāi)銷大約在4.5秒。
在使用Py2neo構(gòu)建圖譜時(shí)，盡可能使用批量創(chuàng)建方法。先創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)（Node）對(duì)象、關(guān)系（Relationship）對(duì)象，再構(gòu)成子圖（Subgraph），最后利用事務(wù)類一次提交創(chuàng)建。
下一篇將介紹如何運(yùn)用Py2neo查詢節(jié)點(diǎn)、關(guān)系和路徑。

這篇關(guān)于用Py2neo創(chuàng)建Neo4j的節(jié)點(diǎn)、關(guān)系及路徑的文章就先介紹到這了,更多相關(guān)Py2neo內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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