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：

3. 数据库状态查询

执行bin/gmonitor jinrong:

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

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 : <file:///F:/d2r-server-0.7/holder8.nt#holder_copy/>
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.}}

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
输入：招商局轮船股份有限公司招商银行股份有限公司
输入：A 招商银行股份有限公司

2. 任务二（未解决）

举例：如果输入：公司名称层数，则对应的sparql语句如下：

PREFIX : <file:///F:/d2r-server-0.7/holder8.nt#holder_copy/>
SELECT
(kHopReachablePath(?x, :公司名称, true, 层数, {}) AS ?y)
WHERE {}

运行hw.java中的main方法，输入：招商局轮船股份有限公司 3

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": "��"
}

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

举例：输入：A C 则对应的sparql语句为：

PREFIX : <file:///F:/d2r-server-0.7/holder8.nt#holder_copy/>
select (cycleBoolean(:A, :C, true, {}) as ?x)where{ }

运行hw.java中的main方法，输入： A C
输入：A 深圳市晏清投资发展有限公司

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 passwordgc = new GstoreConnector(IP, Port, username, password);//buildgc.build("jinrong", "./homework/jinrong.nt");//loadgc.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;@Overridepublic void RunTask(String arg1, String arg2, GstoreConnector gc) {String res=null;// TODO Auto-generated method stub//oneString sparql1 = GetSQL(arg1, arg2, 1);//test// System.out.println("sql语句为："+sparql1);// queryres = gc.query("jinrong", "json", sparql1);//showShowResult(arg1, arg2, res, 1);//twoString sparql2 = GetSQL(arg1, arg2, 2);//test// System.out.println("sql语句为："+sparql2);// queryres = gc.query("jinrong", "json", sparql2);//showShowResult(arg1, arg2, res, 2);//threeString sparql3 = GetSQL(arg1, arg2, 3);//test// System.out.println("sql语句为："+sparql3);// queryres = gc.query("jinrong", "json", sparql3);//showShowResult(arg1, arg2, res, 3);//fourString sparql4 = GetSQL(arg1, arg2, 4);//test// System.out.println("sql语句为："+sparql4);// queryres = gc.query("jinrong", "json", sparql4);//showShowResult(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！！");}@Overridepublic String GetSQL(String arg1, String arg2,int val) {String sparql = "PREFIX : <file:///F:/d2r-server-0.7/holder8.nt#holder_copy/>\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;}@Overridepublic 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 stubif(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 {@Overridepublic 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);// testSystem.out.println("sql语句为："+sparql);ShowResult(arg1, arg2, res, 0);}@Overridepublic String GetSQL(String arg1, String arg2, int val) {// TODO Auto-generated method stubString sparql = "PREFIX : <file:///F:/d2r-server-0.7/holder8.nt#holder_copy/>\nSELECT DISTINCT ";sparql += "(kHopReachablePath(?x, :"+ arg1+", true, "+arg2+", {}) AS ?y)" + " where{ }";return sparql;}@Overridepublic void ShowResult(String arg1, String arg2, String result, int val) {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("查询结果为：");System.out.println(result);}}public class Task3 implements TaskStrategy{@Overridepublic void RunTask(String arg1, String arg2, GstoreConnector gc) {// TODO Auto-generated method stubString 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);}@Overridepublic String GetSQL(String arg1, String arg2, int val) {// TODO Auto-generated method stubString sparql = "PREFIX : <file:///F:/d2r-server-0.7/holder8.nt#holder_copy/>\nSELECT ";sparql += "(cycleBoolean(:" + arg1 + ",:"+ arg2 + ",true,{}) as ?x) " + "where{ }";return sparql;}@Overridepublic 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。。。");}}}