PostgreSQL_圖的遞迴查詢
阿新 • • 發佈：2020-06-24
背景
在樹形遞迴查詢這篇文章，我記錄了使用CTE語法查詢樹形結構的辦法。在一個樹形結構中，每一個節點最多有一個上級，可以有任意個數的下級。
在實際場景中，我們還會遇到對圖(graph）的查詢，圖和樹的最大區別是，圖的節點可以有任意個數的上級和下級。如下圖所示
因為圖可能存在loop結構（上圖紅色箭頭），所以在使用CTE遞迴的過程中，必須要破環（break loop），否則演演算法就會進入無限遞迴，永不結束。
儲存和查詢圖結構，目前當紅資料庫是neo4j，但是當資料量只有十幾萬條的時候，PostgreSQL完全可以勝任。
構造樣本資料
-- 每一條有向關係邊都存在上游，下游兩個節點
drop 遞迴查詢
指定節點的下級
常見的一個場景是，給定一個節點，查詢這個節點的所有下級節點和路徑。使用破環的演演算法關鍵如下
- 使用陣列儲存當前的路徑資訊。
- 計算下一個節點之前，判斷該節點是否已經存在於路徑上。如果是，就說明該點是環的起點，必須排除這個節點來達到破環的效果。
- 起始節點和最大深度，都是可選的。如果忽略這兩個條件，就會返回完整的圖資訊。
with recursive
downstream as
(
select 1 as lvl,r.up,r.down,-- 儲存當前路徑
array[]::int 上面以節點7為開始，返回下級的所有節點和路徑資訊，如下。
-- 可以看到並沒有包括7-2-4-7這條環。
lvl | up | down | trace
-----+----+------+---------
1 | 7 | 2 | {7,2}
1 | 7 | 4 | {7,4}
2 | 2 | 4 | {7,2,4}
(3 rows)
複製程式碼指定節點的所有關聯
在社交網路的場景中，我們根據一個特定的節點，查詢所有的關係網。在本文的樣本資料中，我們的需求就變成，同時查詢指定節點的所有上級和下級。
為了方便後面的測試，我們封裝一個函式
drop function if exists f_get_rel;
/*
取得某個節點的相關聯節點，和路徑資訊。
@start_node 起始節點。
@direct_flag 查詢方向，-1：查詢上級；1：查詢下級； 0：查詢上下級；
@max_depth 遞迴深度，即查詢最多幾級關係。
*/
create or replace function f_get_rel(start_node int,direct_flag int=1,max_depth int=20)
returns table (direct int,cur_depth int,up_node int,down_node int,trace int[])
as $$
begin
return query
with recursive
downstream as
(
select 1 as lvl,array[]::int[] || r.up || r.down as trace
from demo.t_rel r
where r.up = start_node
and direct_flag in (0,1)
union all
select ds.lvl +1,ds.trace || r.down
from demo.t_rel r,downstream ds
where r.up = ds.down
and not r.down = any(ds.trace)
and ds.lvl < max_depth
),upstream as
(
select 1 as lvl,array[]::int[] || r.up || r.down as trace
from demo.t_rel r
where r.down = start_node
and direct_flag in (0,-1)
union all
select us.lvl +1,r.up || us.trace
from demo.t_rel r,upstream us
where r.down = us.up
and not r.up = any(us.trace)
and us.lvl < max_depth
)
select -1,us.* from upstream us
union all
select 1,ds.* from downstream ds
order by 1 desc,lvl,up,down
;
end;
$$ language plpgsql strict;
複製程式碼測試一下，查詢節點7的所有3度關聯節點資訊，如下
dap=# select * from demo.f_get_rel(7,3);
direct | cur_depth | up_node | down_node | trace
--------+-----------+---------+-----------+-----------
1 | 1 | 7 | 2 | {7,2}
1 | 1 | 7 | 4 | {7,4}
1 | 2 | 2 | 4 | {7,4}
-1 | 1 | 3 | 7 | {3,7}
-1 | 1 | 4 | 7 | {4,7}
-1 | 1 | 5 | 7 | {5,7}
-1 | 2 | 2 | 4 | {2,4,7}
-1 | 2 | 6 | 5 | {6,5,7}
-1 | 3 | 1 | 2 | {1,7}
-1 | 3 | 5 | 2 | {5,7}
(10 rows)
複製程式碼圖形顯示結果
ECharts模板
在沒有整合圖形介面之前，使用ECharts的示例程式碼（地址），可以直觀的檢視關係圖譜。對官方樣表進行微調之後，程式碼如下 注意 程式碼中的 data 和 links 部分需要進行替換
option = {
title: {
text: '資料圖譜'
},tooltip: {},animationDurationUpdate: 1500,animationEasingUpdate: 'quinticInOut',series : [
{
type: 'graph',layout: 'force',force: {
repulsion: 1000
},focusNodeAdjacency: true,symbolSize: 30,roam: true,label: {
normal: {
show: true
}
},edgeSymbol: ['circle','arrow'],edgeSymbolSize: [4,10],edgeLabel: {
normal: {
textStyle: {
fontSize: 20
}
}
},data: [
{ name:"2",draggable: true,symbolSize:20},],links: [
{ source:"2",target:"4"},}
]
};
複製程式碼構造顯示用資料
構造 data 部分
-- 根據節點的關聯點數量，設定圖形大小
with rel as (select * from f_get_rel(7,0,2)),up_nodes as (select up_node,count(distinct down_node) as out_cnt from rel group by up_node),down_nodes as (select down_node,count(distinct up_node) as in_cnt from rel group by down_node),node_cnt as ( select up_node as node,out_cnt as cnt from up_nodes union all select * from down_nodes )
select '{ name:"' || n.node || '",draggable: true,symbolSize:' || sum(n.cnt) * 10 || '},' as node
from node_cnt n
group by n.node
order by 1;
複製程式碼構造 links 部分
select distinct r.up_node,r.down_node,'{ source:"'|| r.up_node ||'",target:"'|| r.down_node ||'"},' as links
from f_get_rel(7,3) r
order by r.up_node ;
複製程式碼圖形顯示
把構造的data和links替換到ECharts程式碼裡面
- 查詢節點7的所有2度關聯節點資訊，結果顯示如下
- 查詢節點7的所有關聯節點資訊（不限層級數），結果顯示如下
