CN102541875A - 有向无环图的关系型节点数据的存取方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有向无环图的关系型节点数据的存取方法、装置及系统，其中，方法包括：获取目标节点的属性信息；根据所述目标节点的属性信息在有向无环图中创建所述目标节点的关联路径并存储；从所述有向无环图中查询所述目标节点的关联路径的信息。本发明实施例获取目标节点的属性信息后，根据目标节点与各级关联节点的顺序关系以及遍历有向无环图中的各级关联节点，创建起目标节点的各级关联路径以及将各级关联路径串联起来得到的路径串，确保插入节点之后的有向无环图中各节点之间的关系清晰、完整，从而简化有向无环图存储或查询节点数据的复杂度，并有效提高查询节点数据的效率。

Description

有向无环图的关系型节点数据的存取方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及企业信息系统应用技术，特别涉及一种有向无环图的关系型节点数据的存取方法、装置及系统。

背景技术

有向无环图是计算机图论中非常重要的一种用于存储和检索数据信息的结构形式，可以利用多种搜索方法来进行存储和检索有向无环图中的数据，尤其是在软件设计、企业信息及生物信息学等领域中，利用有向无环图存储和查询数据占据重要的地位。

有向无环图包括节点和路径，节点之间通过路径连接起来，连接在节点之间的路径具有一个方向，在有向无环图可以表示为一个箭头来表示路径，通常将箭头的起始节点定义为开始节点，以箭头所指的节点为结束节点，在有向无环图中，顺着路径的方向为开始节点的下游，逆着路径的方向为开始节点的上游，并且，如果以任意节点作为起点，按照路径的箭头所指的方向遍历有向无环图中的各个节点的路径串，不可能重新经过到作为起点的节点。

有向无环图在实际应用中，由于有向无环图的类似于树形结构的复杂性，一直无法高效地用关系型数据库来记录、修改和查询，原因在于有向无环图的每一个节点都可以作为不同路径上的开始节点或结束节点，通过开始节点和结束节点之间的关联路径的查询或树形查询时不能有效遍历有向无环图中的各个节点，查询有向无环图中各个节点的关联路径信息时效率低。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种有向无环图的关系型节点数据的存取方法、装置及系统，用于解决现有技术中查询各个节点的关联信息时效率低的问题。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种有向无环图的关系型节点数据的存取方法，其中，包括：

获取目标节点的属性信息；

根据所述目标节点的属性信息在有向无环图中创建所述目标节点的关联路径并存储；

从所述有向无环图中查询所述目标节点的关联路径的信息。

本发明实施例还提供了一种有向无环图的关系型节点数据的存取装置，其中，包括：

获取单元，用于获取目标节点的属性信息；

创建单元，用于根据所述目标节点的属性信息在有向无环图中创建所述目标节点的关联路径并存储；

查询单元，从所述有向无环图中查询所述目标节点的关联路径信息。

本发明实施例还提供了一种有向无环图的关系型节点数据的存取系统，其中，包括：显示装置和上述的任意一种存取装置。

本发明实施例获取目标节点的属性信息后，根据目标节点与各级关联节点的顺序关系以及遍历有向无环图中的各级关联节点，创建起目标节点的各级关联路径以及将各级关联路径串联起来得到的路径串，确保插入节点之后的有向无环图中各节点之间的关系清晰、完整，从而简化有向无环图存储或查询节点数据的复杂度，并有效提高查询节点数据的效率。

附图说明

图1为本发明提供的有向无环图的关系型节点数据的存取方法第一实施例的流程图；

图2为本发明提供的有向无环图的关系型节点数据的存取方法第二实施例的流程图；

图3为本发明提供的有向无环图的关系型节点数据的存取方法第二实施例的有向无环图；

图4为本发明提供的有向无环图的关系型节点数据的存取装置第一具体实施例的结构示意图；

图5为本发明提供的有向无环图的关系型节点数据的存取装置第二具体实施例的结构示意图；

图6为本发明提供的有向无环图的关系型节点数据的存取系统具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

本发明各实施例根据目标节点的属性信息在有向无环图中创建其关联路径并存储，用户端可以从有向无环图中查询到目标节点的关联路径的信息，既能确保插入节点之后的有向无环图中各节点之间的关系清晰、完整，从而简化有向无环图存储或查询节点数据的复杂度，又能提高查询节点数据的效率。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步地详细描述。

图1为本发明提供的有向无环图的关系型节点数据的存取方法第一实施例的流程图。如图1所示，本发明有向无环图的关系型节点数据的存取方法具体包括如下步骤：

步骤101、获取目标节点的属性信息。

在本发明实施例中，目标节点为待插入有向无环图中的节点，有向无环图存储在关系型数据库中，在需要在有向无环图中插入目标节点时，首先从关系型数据库的路径表中获取目标节点的属性信息，包括目标节点与有向无环图中各级关联节点之间的顺序关系等信息，然后进入步骤102。

步骤102、根据目标节点的属性信息在有向无环图中创建目标节点的关联路径并存储。

关联路径包括目标节点的直接路径或路径串，在本发明实施例中以创建目标节点的路径串为例来介绍几方案，根据目标节点的属性信息遍历目标节点的各级关联节点创建目标节点的各级关联路径并存储到有向无环图中。首先在有向无环图中建立以该目标节点为开始节点、以与其关联的下一级节点为结束节点之间的路径，然后沿着该路径的方向并以该路径的结束节点为开始节点创建目标节点的下一级关联路径，依次类推遍历目标节点下游的各级关联节点以创建目标节点下游的各级关联路径；然后，遍历目标节点上游的各级关联节点以创建目标节点上游的各级关联路径，首先创建以目标节点为结束节点的上一级路径，然后再以该路径中的开始节点为结束节点继续创建该目标节点的更上一级路径，依次类推遍历目标节点下游的各级关联节点以创建目标节点下游的关联路径。

在有向无环图中经过遍历目标节点上游和下游的各级关联节点，依次创建起目标节点的各级关联路径，然后将目标节点的最上一级路径到目标节点的最下一级路径的各级关联路径串联起来，得到包括该目标节点的完整的关联关系信息的路径串。在创建目标节点路径串的过程中，有向无环图的关系型数据库中对关联路径的记录与对节点的记录是解耦的，以减少在有向无环图的关系型数据库中对非关联节点之间的记录信息。

在本发明实施例中，可以重新制定的路径字段对有向无环图中各个节点进行插入或删除的字段描述，如创建或删除节点及其路径的操作等字段描述，重新制定的节点及路径的字段描述如表1所示，

表1

可以根据有向无环图中的节点的特点来重新制定路径的字段描述，便于对有向无环图中的路径进行创建、修改或删除等的操作。

步骤103、从有向无环图中查询目标节点的关联路径的信息。

在用户端需要查询有向无环图中目标节点的关联路径的信息时，首先接收用户端输入的目标节点的查询参数，然后根据查询参数查询出有向无环图中目标节点的关联路径的信息，例如查询目标节点的直接路径、部分的路径串或完整的路径串。

在实际应用中，在有向无环图中的数据库中存储路径时，可以根据有向无环图的使用策略采用不同模式，例如对于有向无环图的修改多余查找的情况，可以在有向无环图的关系型数据库中存储节点的直接路径，这样存储的优点在于插入节点和修改有向无环图时的速度快，此时，若需要查询节点的多级关联关系，则可以采用Oracle提供的树的使用(connect by)或结构化查询语言服务器(Structured Query LanguageServer，SQL Server)的with语法来查询；在实际应用中，使用有向无环图的情况大多数则是查询多余修改，对于该类有向无环图来说，可以在有向无环图的关系数据库中冗余存储节点的各级关联路径，利用冗余路径数据实现检索节点时的优化，以使查询效率很高，并可以配合缓存(Cache)来进一步提高查询目标节点的各级关联路径信息的效率。

本发明实施例获取目标节点的属性信息后，根据目标节点与各级关联节点的顺序关系以及遍历有向无环图中的各级关联节点，创建起目标节点的各级关联路径以及将各级关联路径串联起来得到的路径串，确保插入节点之后的有向无环图中各节点之间的关系清晰、完整，从而简化有向无环图存储或查询节点数据的复杂度，并有效提高查询节点数据的效率。

图2为本发明提供的有向无环图的关系型节点数据的存取方法第二实施例的流程图。如图2所示，本发明提供的有向无环图的关系型节点数据的存取方法第二实施例具体包括如下流程：

步骤201、获取目标节点的属性信息。

目标节点的属性信息包括目标节点与有向无环图中各级关联节点之间的顺序关系等信息，在有向无环图的关系型数据库中可以以路径表的格式存储节点的各级关联路径，路径表如表2所示，

路径ID	开始节点	结束节点
			1	宠物	动物
2	家畜	动物
			3	野生动物	动物
4	狗	宠物
			5	猫	宠物
6	羊	宠物
			...	...	...

表2

路径表中包括节点的路径ID、路径的开始节点、结束节点及其它属性信息等。如果目标节点在有向无环图中只有直接路径，则在有向无环图的关系型数据库中只存储目标节点的直接路径，否则，进入步骤202。

步骤202、创建以目标节点为开始节点的下游路径串。

图3为本发明提供的有向无环图的关系型节点数据的存取方法第二实施例中的有向无环图，本发明实施例中的有向无环图如图3所示，以图3中的“猫”为目标节点来介绍本发明的技术方案，在待插入目标节点“猫”时，首先创建以“猫”为开始节点、以“宠物”为结束节点的路径14，然后沿着路径14的下游方向再以“宠物”为开始节点创建“猫”的下一级路径，在图3中，“猫”的下一级关联节点为“动物”，下一级关联路径为路径1，路径1的开始节点为“宠物”、结束节点为“动物”，将路径14和路径1串联起来得到目标节点的下游路径串，然后将该下游路径串的信息存储到有向无环图的关系型数据库中，进入步骤203。

步骤203、创建目标节点的上游各级关联节点到目标节点的下一级关联节点的上游路径串。

创建完成目标节点的下游路径串后，继续创建目标节点的上游路径串，在图3中，目标节点为“猫”的上游各级关联节点为“波斯猫”和“暹罗猫”，二者均为“猫”的上一级关联节点，创建路径14和路径15，目标节点“猫”的下一级关联节点为路径4的结束节点“宠物”，串联路径14和路径4以得到“猫”的第一上游路径串“波斯猫→猫→宠物”，以及串联路径14和路径4以得到“猫”的第二上游路径串“暹罗猫→猫→宠物”，“猫”的上游路径串包括第一上游路径串和第二上游路径串，将“猫”的上游路径串的信息存储到有向无环图的关系型数据库中后，进入步骤204。

步骤204、根据上游路径串和下游路径串创建目标节点的完整路径串。

将步骤202和步骤203中得到的目标节点“猫”的下游路径串分别与上游路径串中的第一上游路径串和第二上游路径串串联起来，得到目标节点“猫”的完整路径串，“猫”的完整路径串包括“波斯猫→猫→宠物→动物”和“暹罗猫→猫→宠物→动物”，然后将该完整路径串的信息存储到有向无环图的关系型数据库中。

步骤205、从有向无环图中查询目标节点的路径串。

在用户端需要查询有向无环图中目标节点“猫”的路径信息时，接收用户端输入的“猫”的查询参数等，然后根据查询参数从有向无环图的关系型数据库中目标节点“猫”的直接路径、部分路径串或完整的路径串，“猫”的完整路径串包括“波斯猫→猫→宠物→动物”和“暹罗猫→猫→宠物→动物”，也可以是查询部分路径串，例如“猫→宠物→动物”，还可以只是直接路径，例如“猫→宠物”。

步骤206、从有向无环图中删除目标节点的关联路径信息。

当需要从有向无环图中删除目标节点“猫”时，首先删除目标节点“猫”的直接路径，然后在有向无环图遍历“猫”的各级关联路径，完整删除“猫”全部的各级关联路径的记录，包括有向无环图的数据库中关于目标节点的直接路径、目标节点的上游路径串、下游路径串和完整路径串等记录信息，以图3为例，将图3中的目标节点“猫”与各级关联节点之间的关联路径以及路径串删除，包括删除路径1、路径4、路径14和路径15以及第一上游路径串“波斯猫→猫→宠物”、第二上游路径串“暹罗猫→猫→宠物”，下游路径串“猫→宠物→动物”和包括“波斯猫→猫→宠物→动物”和“暹罗猫→猫→宠物→动物”的完整路径，从而完全删除关于目标节点“猫”以及“猫”的各种关联路径的信息。

在本发明实施例步骤202到步骤204中，通过遍历目标节点的各级关联节点创建目标节点的直接路径或路径串并存储在有向无环的关系型数据库中，有向无环图的路径信息可以映射到关系型数据库中的路径表，对处理多角色身份的节点，采用交叉级联查询的方式来检索有向无环图，由于保持传递性闭包，路径表中得路径数量可能会较大，而且应用本身的需求影响有向无环图的复杂程度，例如，存在两个离散的有向无环图，总节点数量为N，存在M条路径，平均来看，每个有向无环图的每个节点拥有

条路径，包括进入指向节点的路径和从节点起始的路径，目标节点在步骤202中创建的关联路径的数量为

在步骤203创建中创建的关联路径的数量为步骤204创建的关联路径的数量为在有向无环图中插入一个目标节点时创建关联路径的数量i如公式(1)所示：

$i=1+\frac{M}{2N}+\frac{M}{2N}+{\left(\frac{M}{2N}\right)}^2$

在有向无环图中每创建一个直接路径，就会导致路径表中的隐含路径的增加，有向无环图中节点数、路径数和新增的路径数之间的关系如表3所示，

表3

由表3可知，随着节点数量的增加，在有向无环图中的路径数量会以O(e²)的数量级增长，为提高有向无环图的关系型数据库的使用效率，可以根据有向无环图的应用场景采取不同的策略来管理其数据库，例如对于存储大型公司的人事档案的关系型数据库，由于公司人员变动频繁，更新人事档案的频率较高，所以可以采用临界路径存储的策略来管理关系型数据库；而针对需要对海量数据进行分类管理的关系型数据库，对数据维护的性能要求不高，但对特定分类下某些关联数据的查询效率要求很高的情况下，所以可采用传递闭包存储的方式管理该关系型数据库。

本发明实施例获取目标节点的属性信息，然后根据目标节点与各级关联节点的顺序关系在有向无环图中遍历各级关联节点，创建起目标节点的各级关联路径以及将各级路径串联起来得到的路径串，确保插入节点之后的有向无环图中各节点之间的关系清晰、完整，简化了有向无环图存储或查询节点数据的复杂度，提高了查询节点数据的效率。

图4为本发明提供的有向无环图的关系型节点数据的存取装置第一具体实施例的结构示意图，如图4所示，有向无环图的关系型节点数据的存取装置包括：获取单元401、创建单元402和查询单元403，其中，获取单元401用于获取目标节点的属性信息，可以获取用户端通过网络等方式远程发送过来的目标节点的属性信息；创建单元402根据目标节点的属性信息在有向无环图中创建目标节点的关联路径；查询单元403从有向无环图中查询目标节点的关联路径信息，例如查询目标节点的直接路径、部分路径串或完整路径串，以使用户端获取目标节点的相应关联路径信息。

其中，创建单元402在创建目标节点的关联路径时，可以只创建目标节点的直接路径，也可以首先创建以目标节点为开始节点的下游路径串，再创建以目标节点的上游关联节点到目标节点的下一级关联节点的上游路径串，然后根据下游路径串和上游路径串创建目标节点的完整路径串，创建单元402遍历目标节点的各级关联路径，在有向无环图的关系数据库中记录所述目标节点的各级关联路径，包括下游路径串、上游路径串和完整路径串等，或者有向无环图的关系数据库中只记录目标节点的直接路径，对于有向无环图的关系型数据库中只存储节点的直接路径的情况，当需要查询节点的多级关联关系时，可以采用Oracle提供的树的使用(connect by)或结构化查询语言服务器(Structured QueryLanguage Server，SQL Server)的with语法进行递归获取。

图5为本发明提供的有向无环图的关系型节点数据的存取装置第二具体实施例的结构示意图。如图5所示，创建单元402中还包括用于存储有向无环图的关系型数据库4021，目标节点的关联路径以如表1所示的路径表的格式存储在有向无环图的关系型数据库4021中；当需要删除有向无环图中某个节点时，创建单元402从有向无环图的关系型数据库4021中关于该节点的各级关联路径全部删除，包括删除该节点直接路径或路径串；创建单元402和查询单元403之间可以通过网络远程连接，以方便用户进行远程查询创建单元402的数据库中的数据。

本发明实施例通过获取单元获取目标节点的属性信息，然后通过创建单元根据目标节点与各级关联节点的顺序关系以及遍历有向无环图中的各级关联节点，创建起目标节点的各级路径以及将各级路径串联起来得到的路径串，确保插入目标节点之后的有向无环图中各节点之间的关系清晰，也在删除目标节点时能确保完整删除目标节点的各级关联路径，以简化有向无环图存储或查询节点数据的复杂度，提高了查询节点数据的效率。

图6为本发明提供的有向无环图的关系型节点数据的存取系统具体实施例的结构示意图。如图6所示，有向无环图的关系型节点数据的存取系统包括有向无环图的关系型节点数据的存取装置40和显示装置50，存取装置40可以采用图4或图5的任意一种结构，在本发明实施例中，存取装置40采用图4所示的结构。显示装置50可以为智能终端的显示器等，智能终端可以为手机、计算机等，显示装置50用于将存取装置40查询到的目标节点的直接路径或路径串等信息显示出来，显示装置50还可以连接打印机，用于打印目标节点的直接路径或路径串。

本发明实施例通过查询装置获取目标节点的属性信息，根据目标节点与各级关联节点的顺序关系并遍历有向无环图中的各级关联节点，创建起目标节点的各级关联路径，确保插入目标节点之后的有向无环图中各节点之间的关系清晰、完整，也确保在删除目标节点时能完整删除目标节点的各级关联路径，简化有向无环图存储或查询节点数据的复杂度，提高查询节点数据的效率。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种有向无环图的关系型节点数据的存取方法，其特征在于，包括：

获取目标节点的属性信息；

根据所述目标节点的属性信息在有向无环图中创建所述目标节点的关联路径并存储；

从所述有向无环图中查询所述目标节点的关联路径的信息。

2.根据权利要求1所述的有向无环图的关系型节点数据的存取方法，其特征在于还包括：

从所述有向无环图中删除所述目标节点，包括删除所述目标节点的关联路径信息。

3.根据权利要求1或2所述的有向无环图的关系型节点数据的存取方法，其特征在于，所述根据所述目标节点的属性信息在有向无环图中创建所述目标节点的关联路径包括：

创建以所述目标节点为开始节点的下游路径串；

创建以所述目标节点的上游关联节点到所述目标节点的下一级关联节点的上游路径串；

根据所述下游路径串和所述上游路径串创建所述目标节点的完整路径串。

4.根据权利要求1或2所述的有向无环图的关系型节点数据的存取方法，其特征在于，所述根据所述目标节点的属性信息在有向无环图中创建所述目标节点的关联路径包括：

所述目标节点的关联路径以路径表的格式存储在所述有向无环图的关系型数据库中。

5.根据权利要求3所述的有向无环图的关系型节点数据的存取方法，其特征在于，所述根据所述目标节点的属性信息在有向无环图中创建所述目标节点的关联路径进一步包括：

遍历所述目标节点的各级关联节点以在所述有向无环图的关系数据库中记录所述目标节点的关联路径信息。

6.一种有向无环图的关系型节点数据的存取装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取目标节点的属性信息；

创建单元，用于根据所述目标节点的属性信息在有向无环图中创建所述目标节点的关联路径并存储；

查询单元，从所述有向无环图中查询所述目标节点的关联路径信息。

7.根据权利要求6所述的有向无环图的关系型节点数据的存取装置，其特征在于，

所述创建单元用于从所述有向无环图中删除所述目标节点，包括删除所述目标节点的关联路径信息。

8.根据权利要求6或7所述的有向无环图的关系型节点数据的存取装置，其特征在于，所述创建单元用于：

创建以所述目标节点为开始节点的下游路径串；

创建以所述目标节点的上游关联节点到所述目标节点的下一级关联节点的上游路径串；

根据所述下游路径串和所述上游路径串创建所述目标节点的完整路径串。

9.根据权利要求6或7所述的有向无环图的关系型节点数据的存取装置，其特征在于，

所述创建单元还用于存储所述有向无环图的关系型数据库，所述目标节点的关联路径以路径表的格式存储在所述有向无环图的关系型数据库中。

10.根据权利要求8所述的有向无环图的关系型节点数据的存取装置，其特征在于，

所述创建单元用于遍历所述目标节点的各级关联节点以在所述有向无环图的关系数据库中记录所述目标节点的关联路径信息。

11.一种有向无环图的关系型节点数据的存取系统，其特征在于，包括显示装置和权利要求6-10中任意一项所述的存取装置；

所述显示装置用于显示所述存取装置查询到的目标节点的关联路径。

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