有向图数据库存储：探索数据分析新契机 (有向图数据库存储)

随着数字时代的到来，数据规模不断增大，数据分析已成为科技行业的一个重要方向。传统的关系型数据库在数据处理中已经显得鸡肋，无法满足复杂数据分析的需求。而有向图数据库这种新型数据库的出现，为数据分析提供了新的技术支持。

1. 什么是有向图数据库存储

有向图数据库存储使用有向无环图的数据结构来存储数据。在有向图数据库中，节点代表实体，边代表实体关系，边有指向性，形成一张有向图。

以人际关系为例子，一张有向图数据库中，每个节点代表着一个人，每条边代表他们之间的关系，如父子关系、兄弟关系、同学关系等。边通常带有权值，表示关系的强度或其他属性信息。

2. 有向图数据库存储的优势

传统的关系型数据库，采用的是表格型结构。表格型结构可以满足数据的基本需求，但无法满足对实体之间关系的深度挖掘。而有向图数据库则可以更好的存储实体之间的关系，便于进行关系网络分析、社群挖掘和路径分析等高级数据分析。

（1）存储海量关系

在有向图数据库中，每个节点代表实体，每条边代表实体间的关系。相比传统的表格型结构，有向图数据结构可以更好地存储大规模、多元化的关系数据。

（2）能够处理变化性数据

在传统的关系型数据库中，当数据结构发生变化时，需要对整张表格进行重新设计。而在有向图数据库中，边是连接实体之间的关系，如果实体发生了变化，只需要更新与这个实体相关的边即可。

（3）便于关系网络分析

有向图数据库的数据结构便于关系网络分析，可以从全局观察实体之间的关系、探索关系特征，如中心实体、度中心性、介数中心性等。

（4）适合追踪历史信息

由于有向图数据库中，实体之间的关系可以反映历史信息，不同时间的实体状态表现了不同的关系，可以追踪历史信息，适合历史研究。

3. 实际应用场景

有向图数据库存储广泛应用于社交网络、反欺诈、搜索引擎和推荐系统等领域。

（1）社交网络分析

有向图数据库在社交网络分析中发挥重要作用。基于有向图数据库的社交网络分析可以支持网络中知名用户、节点的度数、介数中心性和紧密度等指标的计算，同时支持聚类信息、图的连通分量以及入度/出度统计等高级分析。通过这些分析，可以对大规模的社交网络进行更深入的挖掘研究。

（2）反欺诈分析

有向图数据库可以用于反欺诈分析中。在银行、保险、电商等公司设置反欺诈系统时，使用有向图数据库可以构建用户行为图，通过用户行为图发现不同账户之间的相互影响且能够及时发现欺诈行为，保障公司及用户利益。

（3）搜索引擎

搜索引擎可以基于有向图搜索，根据网页之间的链接关系，通过有向图数据库的存储结构，支持各种复杂的索引和检索功能。

（4）推荐系统

有向图数据库可以应用于自然语言处理和推荐算法中。在用户行为数据收集过程中，将用户之间的互动关系存放在有向图数据库中，基于用户间的关系分析，结合自然语言处理技术，可以实现精准推荐。

4.

有向图数据库存储是一种新型的数据库存储结构，它可以更好地存储实体之间的关系，提供高级数据分析所需的支持。它以其灵活性、存储效率、查询效率等方面的特点优异，对数据分析在大数据时代下提供了强有力的帮助和支持。随着大数据时代的逐渐到来，在不断壮大的数据仓库中，有向图数据库存储必将成为一个不可或缺的重要工具。

相关问题拓展阅读：

• 在有向图的邻接表和逆邻接表两种存储中,那种便于顶点出度计算
• 图的基本概念，图的存储–邻接矩阵、邻接表、十字链表、邻接多重表
• 层次型网状关系数据库模型中的数据存储结构是什么

在有向图的邻接表和逆邻接表两种存储中,那种便于顶点出度计算

不对，肯定是邻接表啊，邻接表的某个顶点链表中结点的个数就是如弊该顶点发出禅橡磨弧的个数贺斗也就是出度，逆邻接表链表中的个数才是入度

逆磨仔

邻接表

。所谓逆邻接表就掘游型是在有向图的邻接表中，对每个顶点链接的是指向该顶点的边。表结判猜点中顶点v出现的次数就是该顶点v的出度。

楼上说的不对，肯定是邻接表啊，邻接表的某拍雹个纤贺闷顶点链表中结点的个数就是该顶点发出弧的个毁弯数也就是出度，逆邻接表链表中的个数才是入度

图的基本概念，图的存储–邻接矩阵、邻接表、十字链表、邻接多重表

一个图(G)定义为一个偶对(V,E)，记为G=(V,E)。

V是顶点(Vertex)的非空有限，记为V(G)。

E是无序集V&V的一个子集，记为E(G)，其元素是图的弧(Arc)。

将顶点为空的图称为空图。

弧：表示两个顶点v和w之间存在一个关系，用顶点偶对表示。

(1)无向图:

在一个图中，如果任意两个顶点构成的偶对(v,w)∈E 是无序的，即顶点之间的连线腊洞是没有方向的，则称该图为无向图。

(2)有向图:

在一个图中，如果任意两个顶点构成的偶对(v,w)∈E 是有序的，即顶点之间的连线是有方向的，则称该图为有向图。一般记作

(3)完全无向图:

在一个无向图中，如果任意两顶点都有一条直接边相连接，则称该图为完全无向图。在一个含有 n 个顶点的完全无向图中，有n(n-1)/2条边。

(4)完全有向图:

在一个有向图中，如果任意两顶轮燃枯点之间都有方向互为相反的两条弧相连接，则称该图为完全有向图。在一个含有 n 个顶点的完全有向图中，有n(n-1)条边。

(5)稠密图、稀疏图:

若一个图接近完全图，称为稠密图;称边数很少( )的图为稀疏图。

(6)顶点的度、入度、出度:

顶点的度(degree)是指依附于某顶点 的边数，通常记为TD( )。

在无向图中，所有顶点度的和是图中边的2倍。

在有向图中，要区别顶点的入度(Indegree)与出度(Outdegree)的概念。

顶点 的入度是指以顶点为终点的弧的数目，记为ID ( );

顶点 出度是指以顶点 为始点的弧的数目，记为 OD( )。

顶点 的出度与入度之和称为 的度，记为TD( )。即TD( )=OD( )+ID ( )。

(7)边的权、网图:

与边有关的数据信息称为权(weight)。在实际应用中，权值可以有某种含义。

边上带权的图称为网图或网络(network)。如果边是有方向的带权图，则就是一个有向网图。

(8)路径、路径长度:

对无向图，若从顶点 经过若干条边能到达 ，段纳则称顶点 和 是连通的，又称顶点 到 有路径。

对有向图，从顶点 到 有有向路径，指的是从顶点 经过若干条有向边能到达 。

路径上边或有向边(弧)的数目称为路径长度。

(9)简单路径、回路、简单回路:

在一条路径中，若没有重复相同的顶点，该路径称为简单路径。

之一个顶点和最后一个顶点相同的路径称为回路(环)。

除之一个顶点与最后一个顶点之外，其他顶点不重复出现的回路称为简单回路，或者简单环。

(10)子图和生成子图:

对于图 G=(V，E)，G’=(V’，E’)，若存在 V’是 V 的子集 ，E’是 E的子集，则称图 G’是 G 的一个子图；

若V’=V且E’是E的子集，则称图G’是G的一个生成子图。

(11)连通图、连通分量:

对无向图G=(V,E)，若任意 都是连通的，则称该图是连通图，否则称为非连通图。

若G是非连通图，则极大连通子图称为连通分量。

极大的含义：指的是对子图再增加图G中的其它顶点，子图就不再连通。

任何连通图的连通分量只有一个，即本身，而非连通图有多个连通分量。

(12)强连通图、强连通分量:

对于有向图来说，若图中任意一对顶点 均有从一个顶点 到另一个顶点 有路径，也有从 到 的路径，则称该有向图是强连通图。

有向图的极大强连通子图称为强连通分量。

强连通图只有一个强连通分量，即本身。非强连通图有多个强连通分量。

(13)生成树:

一个连通图(无向图)的生成树是一个极小连通子图，它含有图中全部n个顶点和只有足以构成一棵树的n-1条边，称为图的生成树。

(14)生成森林:

有向树是只有一个顶点的入度为0，其余顶点的入度均为1的有向图。

有向图的生成森林是这样一个子图，由若干棵有向树组成，含有图中全部顶点。

(1)邻接矩阵法(Adjacency Matrix)

基本思想：对于有n个顶点的图，用一维数组vexs存储顶点信息，用二维数组A存储顶点之间关系的信息。该二维数组称为邻接矩阵。

在邻接矩阵中，以顶点在vexs数组中的下标代表顶点，邻接矩阵中的元素A存放的是顶点i到顶点j之间关系的信息。

1)无向图的数组表示

①无向无权图的邻接矩阵

无向无权图其邻接矩阵是n阶对称方阵。

若两条边相连,A=1; 若不相连A=0。

②无向带权图的邻接矩阵

若两条边相连， ，W为权值。

若两条边不相连，A=

③无向图邻接矩阵的特性

无向图的邻接矩阵一定是一个对称矩阵。因此，在具体存放邻接矩阵时只需存放 上(或下)三角矩阵的元素即可。

对于顶点 ，其度数是第i行的非0元素(或非 元素)的个数。

无向图的边数是上（或下）三角形矩阵的非0元素(或非 元素)的个数。

2)有向图的数组表示

①有向无权图的邻接矩阵

若有向无权图G=(V,E)有n个顶点，则其邻接矩阵是n阶方阵：

若从 到 有弧，A=1；

若从 到 没有弧，A=0；

②有向带权图的邻接矩阵

③有向图邻接矩阵的特性

对于顶点 ，第i行的非0元素(或非 元素)的个数是其出度OD( )；

第i列的非0元素(或非 元素)的个数是其入度ID( );

邻接矩阵中非0元素(或非 元素)的个数就是图的弧的个数。

对于n个顶点e条边的无向图，邻接矩阵表示时有n n个元素，2 e个非0元素。

对于n个顶点e条边的有向图，邻接矩阵表示时有n n个元素，e个非0元素。

3)图的邻接矩阵的操作

定义两个数组分别存储顶点信息(数据元素)和边或弧的信息(数据元素之间的关系) 。

图的各种操作。

①图的创建

②图的顶点定位

实际上是确定一个顶点在 vexs 数组中的位置(下标) ，其过程完全等同于在顺序存储的线性表中查找一个数据元素。

③向图中增加顶点

向图中增加一个顶点的操作，类似在顺序存储的线性表的末尾增加一个数据元素。

④向图中增加一条弧

根据给定的弧或边所依附的顶点，修改邻接矩阵中所对应的数组元素。

(2)邻接链表法

1)基本思想：类似于树的孩子链表法，就是对于图 G 中的每个顶点 ，将所有邻接于 的顶点 链成一个单链表，这个单链表就称为顶点 的邻接链表，再将所有点的邻接表表头放到数组中，就构成了图的邻接链表。

对无向图，其邻接链表是唯一(按顺序链接)的；对有向图，其邻接链表有两种形式。

2)从图的邻接表存储方法容易看出，这种表示具有以下特点:

①表头向量中每个分量就是一个单链表的头结点，分量个数就是图中的顶点数目。

②在边稀疏的情况下，用邻接表表示图比邻接矩阵节省存储空间。

③在无向图的邻接表中，顶点 的度恰为第 i 个链表中的结点数。

④有向图可以建立一个正邻接表和逆邻接表，便于统计每个结点的出度和入度。

⑤在邻接表上容易找到任一顶点的之一个邻接点和下一个邻接点，但要判定任意两个顶点( 和 )之间是否有边或弧相连，则需搜索第 i 个或第 j 个链表，因此，不及邻接矩阵方便。

对于n个顶点e条边的无向图，邻接表表示时有n个表头结点，2 e个表结点。

对于n个顶点e条边的有向图，邻接表表示时有n个表头结点，表结点数不确定，但正邻接表加上逆邻接表表结点数为e。

3)表结点及其类型定义

图的各种操作

①图的创建

②顶点定位

图的顶点定位实际上是确定一个顶点在 AdjList 数组中的某个元素的 data 域内容。

③向图中增加顶点

向图中增加一个顶点的操作，在 AdjList 数组的末尾增加一个数据元素。

④向图中增加一条弧

根据给定弧或边所依附的顶点，修改单链表，无向图修改两个单链表;有向图修改一个单链表。

(3) 十字链表法

十字链表(Orthogonal List)是有向图的另一种链式存储结构，是将有向图的正邻接表和逆邻接表结合起来得到的一种链表。

在这种结构中，每条弧的弧头结点和弧尾结点都存放在链表中，并将弧结点分别组织到以弧尾结点为头(顶点)结点和以弧头结点为头(顶点)结点的链表中。这种结构的结点逻辑结构如图所示。

data 域:存储和顶点相关的信息;

指针域 firstin:指向以该顶点为弧头的之一条弧所对应的弧结点，即逆邻接链表;

指针域 firstout:指向以该顶点为弧尾的之一条弧所对应的弧结点，即正邻接链表;

尾域 tailvex:指示弧尾顶点在图中的位置;

头域 headvex:指示弧头顶点在图中的位置;

指针域 hlink:指向弧头相同的下一条弧;

指针域 tlink:指向弧尾相同的下一条弧;

Info 域:指向该弧的相关信息，比如权值;

结点类型定义：

下图所示是一个有向图及其十字链表(略去了表结点的 info 域)。实质就是先把图的正邻接链表(出度)画出来，然后再把firstin,firstout,hlink,tlink连起来。

(4)邻接多重表法

邻接多重表(Adjacency Multilist)是无向图的另一种链式存储结构。

邻接多重表的结构和十字链表类似，每条边用一个结点表示。

邻接多重表中的顶点结点结构与邻接表中的完全相同，而表结点包括六个域。

data 域:存储和顶点相关的信息;

指针域 firstedge:指向依附于该顶点的之一条边所对应的表结点;

标志域 mark:用以标识该条边是否被访问过;

ivex 和 jvex 域:分别保存该边所依附的两个顶点在图中的位置;

info 域:保存该边的相关信息;

指针域 ilink:指向下一条依附于顶点 ivex 的边;

指针域 jlink:指向下一条依附于顶点 jvex 的边;

结点类型定义:

层次型网状关系数据库模型中的数据存储结构是什么

Hello,I am Dale.I like hamburgers and apples for breakfast.But I don’t like bread and milk.For lunch,I like rice、fruit salad and chicken.I don’t like noodlles.For dinner,I like porridge and vegetable.And I don’t like eggs.

层次模型特点：用一颗“有向树”的数据结构来表示表示各类实体以及实体间的联系，树中每一个节点代表一个记录类型，树状结构表示实体型之间的联系。

网状模型特点：用网络结构表示实体类型及其实体之间联系的模型。

层次模型优缺点樱凯卖：结构清晰，结点间联系简单，只要知道每孙粗个结点的双亲结点，就可以知道整个模型结构。但是查询子女结点必须通过双亲结点，因为层次模型对任一结点的所有子树都规定了先后次序，这一限制隐含了对数据库存取路径的控制。

网状模型优缺点：能够更为直接地描述现实客观世界。可表示实体间的多种复杂联系。但是结构比较复杂，其数据定义语言(DDL)、数据操作语言(DML)复杂，用户不容易使用。而且应用环境越大，数据库的结构就变得越复杂，不利于最终用户掌握。

扩展资料

网状模型取消了层次模型的不能表示非数状结构的限制，两个或两个以上的结点都可以有多个双亲结点，则此时有向树变成了有向图，该有向图描述了网状模型。

层次模型的数据操纵主要有查询、插入、删除和更新。进行插入、删除、更新操作时要满足层次模型的完整性约束条件。进行插入数据时，如果没有相应的双亲结点值就不能脊逗插入它的子结点值。进行删除数据时，如果删除双亲结点值，则相应的子结点值也被同时删除

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