• 国科大图数据管理与分析课程项目gStore实验报告

    一、gStore数据库探索

    ​ gStore是面向RDF知识图谱的开源图数据库系统，支持复杂的SPARQL查询及有效的增删改操作，支持海量三元组规模的RDF知识图谱的数据管理任务。而gStore云平台是为了方便用户使用搭建的云服务web平台，用户可以在该平台上进行数据库管理（包括数据集构建、删除、导出等操作），也可以实现数据库查询及结果可视化，满足了广大gStore用户的基本需求。

    1.构建数据库

    执行bin/gbuild jinrong ./homework/jinrong.nt构建图数据库

    2. 查看数据库列表

    执行bin/gshow：

    在这里插入图片描述

    3. 数据库状态查询

    执行bin/gmonitor jinrong:

    在这里插入图片描述

    二. 任务要求

    ​ 作业目标：利用提供的金融数据集，搭建以gStore为管理平台的小型金融知识图谱；并实现任务一、任务二、任务三的功能，返回正确的结果。(建议将gstore作为知识图谱存储介质，自己搭建应用平台完成实验)

    ​ 数据集：本数据集是一部分清洗好的股东持股关系三元组数据jinrong.nt文件，主语是公司的名称，宾语是股东的名称，在使用时需要先上传到gStore云端。数据集放在百度网盘中，里面有数据内容的简单介绍。

    ​ 任务一：按照任务一将数据上传到gStore云平台或者直接使用将数据集中的jinrong.nt文件上传到gStore云平台。利用构建好的知识图谱，编写sparql语句查询两个公司之间的关联路径（2-hop）。例如输入公司“招商局轮船股份有限公司”和“招商银行股份有限公司”，得到这两家公司之间的所有路径。

    ​ **任务二：**编写sparql语言实现多层股权的穿透式查询，可以根据指定层数获得对应层级的股东，例如：输入“招商局轮船股份有限公司””和层数3，就会把“招商局轮船股份有限公司”所对应公司所有三层以内的公司找出来。

    ​ **任务三：**编写sparql语言实现环形持股查询，判断两家公司是否存在环形持股现象，环形持股是指两家公司彼此持有对方的股份。例如：输入“A”和“C”，判断两家公司是否存在环形持股。

    三、源码说明

    ​ 附件源码简单说明：

    • hw.java：程序启动类，运行main方法启动
    • Client.java：为程序界面类，负责界面及信息显示
    • TaskStrategy.java：抽象策略接口，定义了三个方法RunTask、GetSQL、ShowResult
    • Task1.java、Task2.java、Task3.java：具体策略类，对应任务一、任务二、任务三

    四、查询结果

    1. 任务一

    1. 举例：如果输入“招商局轮船股份有限公司”和“深圳市晏清投资发展有限公司”，则相应的sparql语句如下：

      PREFIX : 
SELECT ?x ?p
WHERE 
{
    {
        :招商局轮船股份有限公司 ?x :深圳市晏清投资发展有限公司.
    }
    union
    {
        :深圳市晏清投资发展有限公司 ?x :招商局轮船股份有限公司.
    }
    union
    {
        ?p ?b :深圳市晏清投资发展有限公司.
        :招商局轮船股份有限公司 ?c ?p.
    }
    union
    {
        ?p ?b :招商局轮船股份有限公司.
        :深圳市晏清投资发展有限公司 ?c ?p.
    }
    
}

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    2. 运行hw.java中的main方法，输入：招商局轮船股份有限公司 深圳市晏清投资发展有限公司

      在这里插入图片描述

    3. 输入：招商局轮船股份有限公司 招商银行股份有限公司

      在这里插入图片描述

    4. 输入：A 招商银行股份有限公司

      在这里插入图片描述

    2. 任务二（未解决）

    1. 举例：如果输入：公司名称 层数，则对应的sparql语句如下：

      PREFIX : 
SELECT 
(kHopReachablePath(?x, :公司名称, true, 层数, {}) AS ?y)
WHERE {
    
}

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    2. 运行hw.java中的main方法，输入 ：招商局轮船股份有限公司 3

    在这里插入图片描述

    查询结果为：
{
    "head": {
        "link": [],
        "vars": [
            "y"
        ]
    },
    "results": {
        "bindings": [
            {
                "y": {
                    "type": "literal",
                    "value": "{\"paths\":[{\"src\":\"\",\"dst\":\"\",\"edges\":[],\"nodes\":[]}]}"
                }
            }
        ]
    },
    "StatusCode": 0,
    "StatusMsg": "success",
    "AnsNum": 1,
    "OutputLimit": -1,
    "ThreadId": "140116571899648",
    "QueryTime": "��"
}

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    ​ sql代码思路：使用SELECT (kHopReachablePath(?x, :公司名称, true, 层数, {}) AS ?y) WHERE { } K 跳可达性查询,返回层数k以内可以到达公司节点的所有节点。

    ​ 现存问题：通过ghttp发送sparql请求并解析json数据，并没有获取到对应的路径节点信息，多次调试也没有将问题解决
    目前想法：控制好变量，用java写了个递归，将所有情况(1~k层内)的sparql语句用union拼起来，再ghttp执行sparql得到返回结果？

    3. 任务三

    1. 举例：输入：A C 则对应的sparql语句为：

      PREFIX : 
select (cycleBoolean(:A, :C, true, {}) as ?x)where{ }

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    2. 运行hw.java中的main方法，输入： A C

      在这里插入图片描述

    3. 输入：A 深圳市晏清投资发展有限公司

      在这里插入图片描述

    五、附java源码：

    public class hw {
    public static void main(String[] args) {
        new Client().start();
        
    }
}

public class Client {
    //连接对象
    GstoreConnector gc;
    Scanner scanner = new Scanner(System.in);
    //策略对象
    TaskStrategy taskStrategy = null;

    public Client(){
        String IP = "127.0.0.1";
        int Port = 9000;
        String username = "root";
        String password = "123456";
        // start a gc with given IP, Port, username and password
        gc = new GstoreConnector(IP, Port, username, password);
        //build
        gc.build("jinrong", "./homework/jinrong.nt");
        //load
        gc.load("jinrong");
        //加载完成
        // System.out.println("加载数据库完成");
    }
    public void start(){
        String input = null;
        while(true){
            System.out.println("=================================");
            System.out.println("一、菜单：");
            System.out.println("=================================");
            System.out.println("1. 测试任务一：获取两个节点之间两跳以内的所有可达路径");
            System.out.println("2. 测试任务二：节点层数穿透式查询");
            System.out.println("3. 测试任务三：判断两个节点之间是否存在环路");
            System.out.println("=================================");
            System.out.print("请输入任务对应数字：");
            String num=scanner.nextLine();
            switch(num){
                case "1":
                    System.out.println("请输入两个公司的名称[name1(String) name2(String)]：");
                    input = scanner.nextLine();
                    String[] EnterName = input.split(" ");
                    taskStrategy = new Task1();
                    System.out.println("=================================");
                    System.out.println("查询结果为：");
                    taskStrategy.RunTask(EnterName[0],EnterName[1], gc);
                    System.out.println("=================================");
                
                    //System.out.println(EnterName[0]+" "+EnterName[1]);
                    break;
                case "2":
                    System.out.println("请输入公司名称和要查询的层数[name(String) layers(int)]：");
                    input = scanner.nextLine();
                    String EnterpriseName = input.split(" ")[0];
                    String Layer = input.split(" ")[1];
                    System.out.println(EnterpriseName+" "+ Layer);
                    taskStrategy = new Task2();
                    System.out.println("=================================");
                    System.out.println("查询结果为：");
                    taskStrategy.RunTask(EnterpriseName,Layer, gc);
                    System.out.println("=================================");
                    break;
                case "3":
                    System.out.println("请输入要测试环路的两个公司的名称[name1(String) name2(String)]：");
                    input = scanner.nextLine();
                    String[] EnterName_huang = input.split(" ");
                    taskStrategy = new Task3();
                    System.out.println("=================================");
                    System.out.println("查询结果为：");
                    taskStrategy.RunTask(EnterName_huang[0],EnterName_huang[1], gc);
                    System.out.println("=================================");
                    break;
                default:
                    System.out.println("没有该选项，请输入正确数字选项！！");
                    break;
            }
            System.out.println("按回车键继续....");
            String temp = scanner.nextLine();
        }
    }
}

public interface TaskStrategy {
    void RunTask(String arg1,String arg2,GstoreConnector gc);
    String GetSQL(String arg1,String arg2,int val);
    void ShowResult(String arg1,String arg2,String result,int val);
}

public class Task1 implements TaskStrategy{
    boolean isempty = true;
    @Override
    public void RunTask(String arg1, String arg2, GstoreConnector gc) {
        String res=null;
        // TODO Auto-generated method stub
        //one
        String sparql1 = GetSQL(arg1, arg2, 1);
        //test
        // System.out.println("sql语句为："+sparql1);
        // query
        res = gc.query("jinrong", "json", sparql1);
        //show
        ShowResult(arg1, arg2, res, 1);

        //two
        String sparql2 = GetSQL(arg1, arg2, 2);
        //test
        // System.out.println("sql语句为："+sparql2);
        // query
        res = gc.query("jinrong", "json", sparql2);
        //show
        ShowResult(arg1, arg2, res, 2);

        //three
        String sparql3 = GetSQL(arg1, arg2, 3);
        //test
        // System.out.println("sql语句为："+sparql3);
        // query
        res = gc.query("jinrong", "json", sparql3);
        //show
        ShowResult(arg1, arg2, res, 3);

        //four
        String sparql4 = GetSQL(arg1, arg2, 4);
        //test
        // System.out.println("sql语句为："+sparql4);
        // query
        res = gc.query("jinrong", "json", sparql4);
        //show
        ShowResult(arg1, arg2, res, 4);

        //last note:
        if(isempty) System.out.println("两个公司之间两跳内不存在可达路径！！");
    }

    @Override
    public String GetSQL(String arg1, String arg2,int val) {
        String sparql = "PREFIX : \nSELECT DISTINCT";
        if(val==1){
           sparql += " ?x " + "where"
            + "{"
            + " :"+arg1+ " ?x" + " :"+arg2+ ". "
            + "}";
        }
        else if(val ==2){
            sparql += " ?x " + "where"
            + "{"
            + " :"+arg2+ " ?x" + " :"+arg1+ ". "
            + "}";
        }
        else if(val == 3){
            sparql += " ?x " + "where"
            + "{"
            + " ?x ?b" +" :"+ arg2 + ". \n"
            + " :"+arg1+" ?c ?x."
            + "}";
        }
        else if(val == 4){
            sparql += " ?x " + "where"
            + "{"
            + " ?x ?b" +" :"+ arg1 + ". \n"
            + " :"+arg2+" ?c ?x."
            + "}";
        }
        return sparql;
    }

    @Override
    public void ShowResult(String arg1,String arg2,String result,int val) {
        //1.将json字符串转化为json对象
        JSONObject json = JSONObject.parseObject(result);
        int AnsNum = json.getIntValue("AnsNum");
        String Result_x = null;
        if(AnsNum>=1){
            //第二层
            JSONObject bindingsjson = json.getJSONObject("results");
            //第三层
            JSONArray bindingsarrys = bindingsjson.getJSONArray("bindings");
            //链式编程直接得到结果
            Result_x = ((JSONObject)bindingsarrys.get(0)).
            getJSONObject("x").getString("value");
        }
        // TODO Auto-generated method stub
        if(val==1){
            if(AnsNum>=1&&Result_x.equals("http://localhost:2020/vocab/resource/holder_copy_holder_name")){
                System.out.println("一跳：" + arg1+ " --> " + arg2);
                isempty = false;
            }
         }
         else if(val ==2){
            if(AnsNum>=1&&Result_x.equals("http://localhost:2020/vocab/resource/holder_copy_holder_name")){
                System.out.println("一跳：" + arg2 + " --> " + arg1);
                isempty = false;
            }
         }
         else if(val == 3){
            if(AnsNum>=1&&Result_x.contains("file:///F:/d2r-server-0.7/holder8.nt#holder_copy/")){
                // file:///F:/d2r-server-0.7/holder8.nt#holder_copy/
                String ShowAnsString = Result_x.substring(Result_x.lastIndexOf("/")+1);
                System.out.println("两跳：" + arg1+ " --> " + ShowAnsString +" --> "+ arg2);
                isempty = false;
            }
         }
         else if(val == 4){
            if(AnsNum>=1&&Result_x.contains("file:///F:/d2r-server-0.7/holder8.nt#holder_copy/")){
                // file:///F:/d2r-server-0.7/holder8.nt#holder_copy/
                String ShowAnsString = Result_x.substring(Result_x.lastIndexOf("/")+1);
                System.out.println("两跳：" + arg2+ " --> " + ShowAnsString +" --> "+ arg1);
                isempty = false;
            }
         }
    }
}

public class Task2 implements TaskStrategy {

    @Override
    public void RunTask(String arg1, String arg2, GstoreConnector gc) {
        // TODO Auto-generated method stub
        //一层一层计算
        // for(int i=1;i<=Integer.parseInt(arg2);i++){

        // }
        String res;
        String sparql = GetSQL(arg1, arg2, 0);
        res = gc.query("jinrong", "json", sparql);
        // test
        System.out.println("sql语句为："+sparql);
        ShowResult(arg1, arg2, res, 0);
        
    }

    @Override
    public String GetSQL(String arg1, String arg2, int val) {
        // TODO Auto-generated method stub
        String sparql = "PREFIX : \nSELECT DISTINCT ";
        sparql += "(kHopReachablePath(?x, :"+ arg1+", true, "+arg2+", {}) AS ?y)" + " where{ }";
        return sparql;
    }

    @Override
    public void ShowResult(String arg1, String arg2, String result, int val) {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("查询结果为：");
        System.out.println(result);
    }
    
}

public class Task3 implements TaskStrategy{

    @Override
    public void RunTask(String arg1, String arg2, GstoreConnector gc) {
        // TODO Auto-generated method stub
        String res;
        String sparql = GetSQL(arg1, arg2, 0);
        res = gc.query("jinrong", "json", sparql);
        // test
        // System.out.println("sql语句为："+sparql);
        ShowResult(arg1, arg2, res, 0);
    }

    @Override
    public String GetSQL(String arg1, String arg2, int val) {
        // TODO Auto-generated method stub
        String sparql = "PREFIX : \nSELECT ";
        sparql += "(cycleBoolean(:" + arg1 + ",:"+ arg2 + ",true,{}) as ?x) " + "where{ }";
        return sparql;
    }

    @Override
    public void ShowResult(String arg1, String arg2, String result, int val) {
        // TODO Auto-generated method stub
        //1.将json字符串转化为json对象
        JSONObject json = JSONObject.parseObject(result);
        int AnsNum = json.getIntValue("AnsNum");
        String Result_x = null;
        if(AnsNum>=1){
            //第二层
            JSONObject bindingsjson = json.getJSONObject("results");
            //第三层
            JSONArray bindingsarrys = bindingsjson.getJSONArray("bindings");
            //链式编程直接得到结果
            Result_x = ((JSONObject)bindingsarrys.get(0)).
            getJSONObject("x").getString("value");
        }
        if(Result_x.equals("true")){
            System.out.println("公司:"+arg1+" 和 公司:"+arg2+ " 存在环形持股。。。");
        }else{
            System.out.println("公司:"+arg1+" 和 公司:"+arg2+ " 不存在环形持股。。。");
        }
    }
    
}


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