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Cypher手册详解
最近在研究知识图谱，避免不了的涉及到了图数据库和图算法，我们用的图数据库是neo4j，对其CQL语法做一个记录。整篇文章是对官网Cypher手册的翻译（正常访问超级慢，也许要翻墙），同时做了一些删减，例如地理函数和时间函数，和我的项目关系不大，就没有学习，对于官网的一些示例加上了结果的截图和自己的理解，本博文基于Neo4j3.5.3，其余版本可能会报错。如有错误，还麻烦各位大佬指正，非常感谢。
1 背景
什么是neo4j？
Neo4j是一个高性能的,NOSQL图形数据库，它将结构化数据存储在网络上而不是表中。它是一个嵌入式的、基于磁盘的、具备完全的事务特性的Java持久化引擎，但是它将结构化数据存储在网络(从数学角度叫做图)上而不是表中。Neo4j也可以被看作是一个高性能的图引擎，该引擎具有成熟数据库的所有特性。程序员工作在一个面向对象的、灵活的网络结构下而不是严格、静态的表中--但是他们可以享受到具备完全的事务特性、企业级的数据库的所有好处。
neo4j的呈现形式：Neo4j中不存在表的概念，只有两类：节点(Node)和关系(Relation)，可以简单理解为图里面的点和边。
在数据查询中，节点一般用小括号()，关系用中括号[]。
当然也隐含路径的概念，是用节点和关联表示的，如：(a)-[r]->(b)，表示一条从节点a经关联r到节点b的路径。
关系：neo4j中是单向关系，严格的来说不具备双向或者无向的关系。但是merge (a)-[r]-(b)这样的语句创建的关系可以理解为是双向的，但是neo4j中比较尴尬的一点是这样可以理解为无向关系的关系，在web呈现时是带着单向箭头的。
属性：节点和关系都可以具备属性。
标签：代表节点的类型，一个节点可以有0个、1个或者多个标签。
类型：代表关系的类型，一条关系可以有0个或者1个，一条边不能具有多个type。
2 唯一性
在模式匹配时，neo4j确保不会在单个模式中多次找到相同图形关系的匹配。举例，在寻找朋友的朋友时，不会返回所述用户自身。
CREATE (adam:User { name: 'Adam' }),(pernilla:User { name: 'Pernilla' }),(david:User { name: 'David'}),(adam)-[:FRIEND]->(pernilla),(pernilla)-[:FRIEND]->(david)
寻找Adam朋友的朋友
MATCH (user:User { name: 'Adam' })-[r1:FRIEND]-()-[r2:FRIEND]-(friend_of_a_friend)
RETURN friend_of_a_friend.name AS fofName
返回David
因为r1和r2在同一个模式中，又是不同的变量名，所以不会返回同一条关系，即图形中的有向边。检验：在两个子句中用不同的变量名就不管用
MATCH (user:User { name: 'Adam' })-[r1:FRIEND]-(friend)
MATCH (friend)-[r2:FRIEND]-(friend_of_a_friend)
RETURN friend_of_a_friend.name AS fofName
但是只要在一个模式中，即使拆分了多个子模式也不会匹配到同一关系，如下所示。
MATCH (user:User { name: 'Adam' })-[r1:FRIEND]-(friend),(friend)-[r2:FRIEND]-(friend_of_a_friend)
RETURN friend_of_a_friend.name AS fofName
3 语法
3.1 命名规则
必须以字母开头，不能以数字开头。
节点标签：驼峰式命名，关系类型：全大写命名。
3.2 表达式
十进制、十六进制：0x13ff，0xFCA39
八进制整数文字：01372、02127
字符串、bool类型
属性：n.prop、x.prop、rel.thisProperty
动态属性：n["prop"], rel[n.city + n.zip], map[coll[0]]
参数：$param, $0
表达式列表：['a', 'b'], [1, 2, 3], ['a', 2, n.property, $param], [ ].
函数调用：length(p) nodes(p)
聚合函数，路径模式
正则表达式：a.name =~ 'Tim.*'
字符串匹配：
surname STARTS WITH 'Sven',
surname ENDS WITH 'son' or a.surname CONTAINS 'son'
CASE表达式
3.2.1 字符串常用的转义序列
Tab键 后退键 新起一行 回车符 f 制表符 ’ 单引号 ’’双引号
\ 反斜杠的转义
3.2.2 CASE表达式
计算表达式，并按顺序与WHEN子句进行比较，直到找到匹配项。 如果未找到匹配项，则返回ELSE子句中的表达式。 但是，如果没有ELSE情况且未找到匹配项，则返回null。
CASE test
WHEN value THEN result
[WHEN ...]
[ELSE default]
END
建表语句：
create (A:Person {name:'Alice', eyes:"brown",age:38}),
(B:Person {name:"Bob", eyes:"blue", age:25}),
(C:Person {name:"Charlie", eyes:'green',age:53}),
(D:Person {name:"Daniel", eyes:'brown'}),
(E:Person {name:'Eskil',eyes:"blue",age:41,array:['one','two','three']}),
(A)-[:KNOWS]->(B),
(A)-[:KNOWS]->(C),
(B)-[:KNOWS]->(D),
(C)-[:KNOWS]->(D),
(B)-[:MARRIED]->(E)
测试语句1：
MATCH (n:Person)
RETURN n.name,
CASE n.eyes
WHEN 'blue'
THEN 1
WHEN 'brown'
THEN 2
ELSE 3 END AS result
测试语句2：
MATCH (n:Person)
RETURN n.name,
CASE
WHEN n.eyes = 'blue'
THEN 1
WHEN n.age < 40
THEN 2
ELSE 3 END AS result
测试语句3：
我们看到建表语句中，存在一些节点时没有age属性的，我们希望返回一个age_10_years_ago的值，假设不存在age属性，将该值返回-1。我们按照如下的方式来试写查询语句，期望对于Daniel返回-1，因为他不具备age属性。但是并不如意：
MATCH (n:Person)
RETURN n.name,
CASE n.age
WHEN n.age IS NULL THEN -1
ELSE n.age - 10 END AS age_10_years_ago
原因：n.age是一个整型，而n.age IS NULL是一个bool值，所以不会走到WHEN n.age IS NULL THEN -1这个对应的分支，需要换成如下的写法：
MATCH (n:Person)
RETURN n.name,
CASE
WHEN n.age IS NULL THEN -1
ELSE n.age - 10 END AS age_10_years_ago
换一种方式理解，就是常用的switch(n.age)， 不会等于 n.age is null这个case ，想要返回-1直接写成如下方式即可。
MATCH (n:Person)
RETURN n.name,
CASE n.age
WHEN NULL THEN -1
ELSE n.age - 10 END AS age_10_years_ago
3.3 变量与保留关键字
变量仅在同一查询部分中可见
变量不会转移到后续查询中。 如果使用WITH将多个查询部分链接在一起，则必须在WITH子句中列出变量以将其转移到下一部分。
保留关键字不能用于变量名、函数名、参数。
3.4 参数
Cypher支持使用参数查询。这意味着开发人员不必使用字符串构建来创建查询。此外，参数使得Cypher的执行计划缓存更加容易，从而缩短了查询执行时间。
参数可用于：文字和表达式
节点和关系id
仅用于显式索引：索引值和查询
参数不能用于以下构造，因为它们构成了编译到查询计划中的查询结构的一部分：
属性键;所以，MATCH（n）WHERE n.$ param ='something'无效
关系类型
标签
参数可以包含字母和数字，以及这些参数的任意组合，但不能以数字或货币符号开头。
3.4.1 参数定义
参数仅仅对当前会话有效，网页刷新变量消失。变量为一个kv的键值对。
:param a:1, b:2或者:param {a: 1, b: 2}以这样的形式来定义参数，注意前面是有冒号的。
MATCH (n:Person)
WHERE n.name = $name
RETURN n
MATCH (n:Person { name: $name })
RETURN n
查看当前的所有参数：
:params
3.4.2 可以使用参数的各种场景
正则表达式：
:param {"regex":".*VM.*"}
match (n:VM) where n.name=~ $regex return n.name
大小写敏感的字符串匹配
:params { "name" : "Michael"}
MATCH (n:Person)
WHERE n.name STARTS WITH $name
RETURN n.name
创建多个带属性带标签的节点
:param {"props" : [ {
"awesome" : true,
"name" : "Andy",
"position" : "Developer"
}, {
"children" : 3,
"name" : "Michael",
"position" : "Developer"
} ]}
UNWIND $props AS properties
CREATE (n:Person)
SET n = properties
RETURN n
判断某个变量在或者不在变量列表中
:param "ids" : [ 0, 1, 2 ]
//判断变量在列表中，如何判断变量不在对应的列表中？not in会报错，<>达不到想要的结果
MATCH (n)
WHERE id(n) IN $ids
RETURN n.name
//判断变量不存在于列表中
match(n:VM) where size([l in [id(n)] where l in $ids ])=0 return n
调用函数
:param "value" : "Michaela"
START n=node:people(name = $value)
RETURN n
3.5 操作符
3.5.1 使用[]
来访问动态计算的属性键 对多个属性键来进行共同筛选
CREATE (a:Restaurant { name: 'Hungry Jo', rating_hygiene: 10, rating_food: 7 }),(b:Restaurant { name: 'Buttercup Tea Rooms', rating_hygiene: 5, rating_food: 6 }),(c1:Category { name: 'hygiene' }),(c2:Category { name: 'food' })
WITH a, b, c1, c2
MATCH (restaurant:Restaurant),(category:Category)
WHERE restaurant["rating_" + category.name]> 6
RETURN DISTINCT restaurant.name
3.5.2 ^完成指数运算
3.5.3字符串判断
STARTS WITH ENDS WITH CONTAINS
3.5.4 使用in进行更加复杂的列表成员操作
RETURN [2, 1] IN [1,[2, 1], 3] AS inList 会return true。
RETURN [1, 2] IN [1, 2] AS inList 会return false 这里的in不是判断认为两个是整体，而是将左边作为一个整体元素，判断左边是否为右边的子元素
如下查询可以用于判断llhs是否至少包含一个也存在于lrhs中的元素
MATCH (n)//判断当前库中的所有节点，有哪些的标签是Person或者Employee
WHERE size([l IN labels(n) WHERE l IN ['Person', 'Employee'] | 1]) > 0
RETURN count(n)
3.5.5 用[]获取列表元素
WITH ['Anne', 'John', 'Bill', 'Diane', 'Eve'] AS names
RETURN names[1..3] AS result
这里的方括号是左闭右开的，
所以会返回[‘John’，‘Bill’]
和C语言一样//表示对应的注释
3.6 模式
模式和模式匹配时Cypher的核心，有效使用Cypher需要对模式有一个正确的理解。
最为简单的模式就是一个双括号括上一个变量名，例如(a) a就是一个变量名
(a)-->(b)
(a)-->(b)<--(c)这样的一系列的节点和关系称之为路径
可以在模式中描述的最简单的属性称之为标签(a:User)-->(b) 同时可以描述具备多个标签的节点(a:User:Admin)-->(b)
3.6.1 指定属性
对于MERGE子句，属性将用作任何现有数据必须具有的形状的附加约束（指定的属性必须与图中的任何现有数据完全匹配）。 如果未找到匹配的数据，则MERGE的行为类似于CREATE，并且将在新创建的节点和关系中设置属性。
3.6.2 关系的模式
类似于节点的标签，对于关系来说叫做类型，但是和节点标签不同的是，关系的类型仅仅只有一种。如果我们想要描述一些数据，使得这种关系可以有一组类型中的任何一种，那么它们都可以在模式中列出，用管道符号将它们分开。像这样（但是仅仅适用于match，不适用于Create和merge）：
(a)-[r:TYPE1|TYPE2]->(b)
关系名称通常也可以省略
3.6.3 变量长度的模式匹配
在模式的关系描述中指定长度来进行对应的描述
(a)-[*2]->(b) 等价于 (a)-->()-->(b)
(a)-[*3..5]->(b)这一关系是左闭右闭，即包含3个关系、4个关系、5个关系
(a)-[*3..]->(b) (a)-[*..5]->(b)
需要特别注意的一点是，即使关系是单向的，在如下的语句中，--表示不考虑关系的方向，仍然会反向查找找出走一个关系或者两个关系的节点。
MATCH (me)-[:KNOWS*1..2]-(remote_friend)
WHERE me.name = 'Filipa'
RETURN remote_friend.name
3.7 列表
RETURN range(0, 10) as list ,range(0, 10)[3] as result//将列表中下标索引为3的元素也就是第4个元素返回
与Python不同的是 这里的range是左闭右闭的，即一个列表中有11个元素
range(0, 10)[-3]//倒数第三个元素
RETURN range(0, 10)[0..3]//左闭右开
RETURN range(0, 10)[-5..]或者[..4]//只有在list中的a..b是左闭右开的，路径长度的匹配与range范围中的a..b都左闭右闭的。
//也可以理解为返回倒数5个元素的列表和正数4个元素的列表
RETURN size(range(0, 10)[0..3])//size函数的返回结果是3
3.7.1 列表推导
RETURN [x IN range(0,10) WHERE x % 2 = 0 | x^3] AS result//这里的竖线不是或，而是管道
MATCH (a:Person { name: 'Charlie Sheen' })
RETURN [(a)-->(b) WHERE b:Movie | b.year] AS years
3.8 映射
Cypher坚定地支持映射，对map的处理不太理解。
3.9 使用null
Cypher中的null表示缺失或未定义的值，null并不等于null，不知道的两个值并不意味着它们相等 ，所以null=null会抛出null而不是true。
null IN [1, 2, 3]
null IN [1, null, 3]
null in []
如果使用null来做列表切片的首尾索引值，那么返回值也是null。
