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NoSQL- Graph databases (Neo4J), or the graph model - English Version

Para versão em português,

/* Ladies And Gentlemen DBAS!!!
  
     In my first post in english (sorry in advance), I would like to show you one of most interesting database models. The Graph Database (or Property Graph data model).

     

      

Fig.1 – Modeling my family

      Instead of use tables, columns and PK/FK relationships

      A vertex is a object with properties. Example: In a book store, the vertices could be books, authors and publishers. Books could be described with properties like Title, Genre, Price, Total Pages, etc... authors receive properties like Name, Birthday, biography, etc..
             The edges connects the nodes with labels like Writed_by,
Published_by, etc... Edges can also have properties


Tools

      The tool that we are going to use in our "hands on" is here. The Neo4J it is a
  
     
      We will also use 
Note:



Creating an graph

      
      The script will open a java windows





   To start, click on

Inserting vertex, properties and listing
  
   Lets to create a basic social network
   You can see below the code to add some users (a litle tribute to some friends of mine)



            Just after the ASCII Art, the webadmin instance the variable g that represents the graph.
After that, we use addVertex function to add our first vertex
            The vertex properties are passed as a parameter of the function, it is an JSON that basically have this structure:
         [PropertyName:PropertyValue, ...]

As you can notice, one differece between a relational database and a noSQL is that noSQL is schemaless,so properties can varies in the vertices.
To list vertex, use g.V, where V is a collection of vertices inside the graph G. To list a specific property type the property name after V. Example: g.V.Name or g.V.any_other_property.



We notice that the Bruno Salim position ("profissão" in portuguese) was writed wrong. Lets update this ( the vertex ID of Bruno is 28).



Very simple, as is simplier add new properties. For example, lets add a position to Gustavo vertex.


Or add a completely new property (this is schemaless!)



     The map show all vertex properties (a JSON structure).

Connecting vertices.
      Now, we are going to create connections between vertices through the edge type KNOWS




First of all, we assign the vertices to friendly named variables , then we add the edges between them.
      Finally, lets answer a few typical questions of social networks and figure the power of graph db.
      Gremlin queries are divided by steps separated by dots.
Object.step1.step2.stepN.property
A step use the result of the previous step and can  transform, filter or insert some side effects in results.
Who I know?
      The



Who are the friends of my friends?
    

     One way to avoid the use of the out step many times it is use the loop step, it repeat the previous step until the rule in brackets is not fulfilled (In our case, we limited the loop to twice times checking the it.loops property.)
Who can introduces Felipe to Gustavo?
     The power of graph can be showed solving this question. In a relational database, the correspondent query will be heavy and unsuitable for applications with many users, but in a graph db regardless the quantity of users and iterations the result will keep the same performance.

      
      
     The loop will iterate until it find the the gustavo vertex. The query list two possible paths.
     Replacing the "out" steps  for pairs of "outE" (outbound edges) and "inV" (to get the vertices) we will get how they relate.

     Lets delete the connection between Spigariol and Gustavo and try again.

    In the first line, we use 'g.E' to list all edges, then 'inV' to get the verices and 'has' to filter that vertices with property Name equals "Gustavo". Finally, we use back(2), to show the results of two steps behind.(returning to E).
    The next command we remove the Edge, now we have only one possible path to Gustavo.


Conclusion

   
    That was a little tour on GraphDB, what are the tools to access and a "hands on" to create, erase and query the stored vertices. This post is not a full tutorial, for a more complete information please see this great video of Andreas Kollegger < , he explain the graph database concept and present an full demo of Neo4jMy favorite part of the video is when he said that a relational database is great to calculate the salary average of the attendees of the webcast, but the graph would be better to identify who would buy him a beer.
      Thanks for your reading. If you have any questions, feel free to send me a email, or follow me on twitter, I´m always posting related content of the marvelous world of data!

Best Regards!

Felipe Antunes

NoSQL - Graph databases (Neo4J) ,ou o modelo gráfico!

For english version, please

/* Olá Senhores, senhoras e senhoritas DBAS!!!


     

     

     




Fig.1 – Modelando minha familia



     

Um nó é um objeto que possui propriedades. Exemplo: Em um e-commerce de livros, os nós podem ser Livros, Autores e

     

     

Ferramentas

      aqui. O Neo4J é uma implementação do
  
     
      A linguagem que usaremos para manipular o banco é a

Nota:





Criando um graph



     

     






   Para inserir o nó clique na aba


Inserindo nós, propriedades e listando.

  
   

   Segue código para adicionar algumas pessoas (pequena homenagem a alguns amigos visitantes)





            Logo após a ASCII Art do Gremlin o webadmin já carrega a variagel g que representa o gráfico.

Na sequencia usamos a função addVertex para adicionar o primeiro nó. (g.addVertex)
            As properties do nó são passadas como parâmetro (um JSON), que basicamente tem essa estrutura

[Nome_da_Propriedade:Valor_Da_Propriedade, ...]

É interessante notar que diferente do banco relacional que possue um schema fixo de colunas, as propriedades de cada nó podem variar, existindo ou não. Todo noSQL é schemaless.

Para listar os nós, simplesmente use g.V, onde V é a coleção de Vertices dentro do grafico g. A lista exibirá apenas os nós, voce pode pedir para exibir os nomes usando g.V.Nome, ou g.V.Qualquer_propriedade que voce_tenha criado.




Notamos que a profissão do Bruno Salim está com a grafia errada (foi de propósito, juro). Vamos fazer o update então. Note que o ID do nó dele é 28.






Simples assim. Assim como é fácil adicionar novas propriedades. Por Exemplo, no caso do Gustavo que foi adicionado sem uma profissão.





Ou adicionar uma nova propriedade que nem estava na inicialização (essa é a característica do schemaless)



     Aqui o map é uma exibição de todas as propriedades do nó em JSON 


Relacionando os nós

      Agora vamos estabelecer as relações entre os usuários atrávés do relacionamento CONHECE.





Na primeira parte atribuimos os nós a variaveis com nomes mais amigáveis, na segunda adicionamos os relacionamentos(edges) CONHECE entre eles.
Com o Gráfico criado vamos começar a responder algumas consultas típicas das redes sociais e perceber o poder do graph db.
      As consultas do Gremlin são feitas em passos divididos pelo ponto.
Objeto.passo1.passo2.passoN.propriedade
O passo usa o resultado do passo anterior e pode transforma-lo, filtra-lo ou o chamado sideeffect usado para agregações.

Então vamos as consultas!

Quem eu conheço?
      



Quem são os amigos de meus amigos?
    

     Uma forma de evitar o uso do out repetidas vezes é usando ó pasos loop, que repete o passo anterior até que a regra entre colchetes não seja mais satisfeita (no caso limitando a duas vezes o numero de iterações do loop)



Através de quem Felipe pode conhecer Gustavo?

     Essa é uma das mais interessantes propriedades dos graphs, responder esse tipo de pergunta em um modelo relacional é muito dificil e inevitavelmente geraria uma consulta muito pesada e isso seria fatal para uma aplicação web com muitos usuários. A vantagem do graph é que independentemente da quantidade de nós e iterações a resposta para essa pergunta mantém a mesma velocidade.

      
      
     A condição para o loop foi que ele não parasse enquanto não encontrasse o nó referente ao gustavo. Assim ele me apresentou dois caminhos possiveis.

     Podemos também trocar o out por uma combinação de outE (relacionamentos de saida) e inV (para obter os nós) e termos como esses nós se relacionam


     Como existem dois caminhos possiveis     Vamos remover o link entre Spigariol e Gustavo e tentar novamente 




Na primeira linha a identificação do relacionamento, 'g.E' para listar todos os edges, seguido de 'inV' para pegar os nós retornados e 'has' para filtrar aqueles com nome Gustavo. E por fim, um back(2), para exibir os resultados de dois passos atras. (voltando no E).

A remoção e novamente o comando para listar o caminho entre os dois nós.


Conclusão

Fizemos um pequeno tour sobre o que é o GraphDB, quais são as peças que você deve juntar para usá-lo e uma lab "mão na massa" de como criar, apagar e consultar os nós armazenados. Apesar de extenso, esse post está muito longe de ser um tutorial completo, para isso recomendo esse ótimo video tutorial, onde o analista Andreas Kollegger <twitter>;

Enfim obrigado por ler até aqui, se você ficou com alguma dúvida fique a vontade para me encaminhar um email, ou me siga no twitter onde sempre tento postar links e materias interessantes desse nosso maravilhoso mundo dos dados!



Abraços!

Felipe Antunes