java实现可导航图的优雅方式？

Question

这是一个设计问题。我正在努力为我面临的问题创建一个概念模型

我有许多对象的图形（<；1000）。这些物体以多种方式连接在一起。每个对象都有一些属性

我需要能够通过它们的连接和属性访问这些对象

例如，让我们假设以下对象-

{name: A, attributes:{black, thin, invalid}, connections: {B,C}} 
{name: B, attributes:{white, thin, valid}, connections: {A}} 
{name: C, attributes:{black, thick, invalid}, connections: {A,B}}

现在，我应该能够通过以下方式查询此图- 使用属性-

black - yields [A,C]
black.thick - yields C

使用连接-

A.connections[0].connections[0] - yields A

使用其组合—

black[0].connections[0] - yields B

我的主要语言是Java。但我不认为Java有能力对付这些野兽。因此，我试图用动态语言（如Python）实现这一点。 我还考虑过使用表达式语言评估，如OGNL或图形数据库。但我很困惑。我对编码解决方案不感兴趣。但是，建立这样一个问题模型的正确方法是什么

Answer 1

听起来好像您有一些对象模型，您希望以不同的方式查询它们。一种解决方案是使用Java创建模型，然后使用脚本语言以不同的方式支持对该模型的查询。e、 g:我推荐Java+Groovy

您可以为模型使用以下Java类

public class Node {

    private String name;
    private final Set<String> attributes = new HashSet<String>();
    private final List<Node> connections = new ArrayList<Node>();

    // getter / setter for all
}

然后，应使用正确填充的“connections”属性填充此类对象的列表

要支持不同类型的脚本，您需要做的是为脚本创建一个上下文，然后填充该上下文。上下文基本上是一张地图。映射的键成为脚本可用的变量。诀窍是填充此上下文以支持查询需求

例如，在groovy中，绑定是上下文（参见http://groovy.codehaus.org/Embedding+Groovy）。因此，如果您以以下方式填充它，您的查询需求将得到满足

上下文/绑定映射

1. <Node name(String), Node object instance(Node)>
2. <Attribute name(String), list of nodes having this attribute(List<Node>)>

当您计算一个名为“a.connections[0]”的脚本时，将在绑定中查找针对键“a”存储的对象。然后将访问返回的对象“connections”属性。由于这是一个列表，“[0]”语法在groovy中是允许的。这将返回索引为0的对象。同样，为了支持查询需求，您需要填充上下文

Answer 2

这取决于你希望你的表现在哪里

如果您想要快速查询，并且不介意在添加对象时增加一点额外的时间/内存，那么保留一个指向具有特定属性的对象的指针数组/列表可能是一个好主意（特别是如果您在设计时知道可能的属性是什么）。然后，在添加新对象时，说：

{name: A, attributes:{black, thin, invalid}, connections: {B,C}} 

添加指向black列表thin列表和invalid列表的新指针。快速查询连接可能需要保留一个指针列表/数组作为object类的成员。然后在创建对象时，为正确的对象添加指针

如果您不介意查询速度较慢，并且希望在添加对象时优化性能，那么链表可能是一种更好的方法。您可以循环遍历所有对象，检查每个对象是否满足查询条件

在这种情况下，如果（如您的问题所示）您希望执行多级查询（即A.connections[0].connections[0]，那么保留连接的成员指针仍然是一个好主意。如果通过嵌套循环执行，这将导致极低的性能。）

希望这会有所帮助，这实际上取决于您希望最频繁地调用哪种查询

Answer 3

我认为用图表解决这个问题是有意义的。您提到了使用图形数据库的可能性，我认为这将使您能够更好地关注您的问题，而不是编码基础设施。来自TinkerPop项目的TinkerGraph这样的简单内存图是一个很好的起点

通过使用TinkerGraph，您可以访问名为Gremlin（另请参见GremlinDocs）的查询语言，该语言可以帮助回答您在文章中提出的问题。这里是REPL中的一个Gremlin会话，它展示了如何构造您所展示的图，以及一些示例图遍历，这些遍历可以生成您想要的答案。。。第一部分简单构造了示例中的图形：

gremlin> g = new TinkerGraph()
==>tinkergraph[vertices:0 edges:0]
gremlin> a = g.addVertex("A",['color':'black','width':'thin','status':'invalid']) 
==>v[A]
gremlin> b = g.addVertex("B",['color':'white','width':'thin','status':'valid'])  
==>v[B]
gremlin> c = g.addVertex("C",['color':'black','width':'thick','status':'invalid'])
==>v[C]
gremlin> a.addEdge('connection',b)                                                
==>e[0][A-connection->B]
gremlin> a.addEdge('connection',c)                                                
==>e[1][A-connection->C]
gremlin> b.addEdge('connection',a)                                                
==>e[2][B-connection->A]
gremlin> c.addEdge('connection',a)                                                
==>e[3][C-connection->A]
gremlin> c.addEdge('connection',b)                                                
==>e[4][C-connection->B]

现在查询：

// black - yields [A,C]
gremlin> g.V.has('color','black')
==>v[A]
==>v[C]

// black.thick - yields C
gremlin> g.V.has('width','thick')
==>v[C]

// A.connections[0].connections[0] - yields A
gremlin> a.out.out[0]
==>v[A]

// black[0].connections[0] - yields B
gremlin> g.V.has('color','black')[0].out[0]
==>v[B]

如果您不熟悉堆栈，这种方法确实会引入一些学习曲线，但我认为您会发现，图形适合作为许多问题的解决方案，并且对TinkerPop堆栈有一些经验通常会对您遇到的其他场景有所帮助

Answer 4

用Java表达这一点没有问题。只需定义表示节点集的节点的类。假设有一组固定的属性，它可能看起来像：

enum Attribute {
    BLACK, WHITE, THIN, VALID /* etc. */ ;
}
class Node {
    public final String name;
    public final EnumSet<Attribute> attrs
        = EnumSet.noneOf(Attribute.class);
    public final NodeSet connections
        = new NodeSet();

    public Node(String name)
    {
        this.name = name;
    }

    // ... methods for adding attributes and connections
}

然后是一个表示一组节点的类：

class NodeSet extends LinkedHashSet<Node> {
    /**
     * Filters out nodes with at least one of the attributes.
     */
    public NodeSet with(Attribute... as) {
        NodeSet out = new NodeSet();
        for(Node n : this) {
            for(a : as)
                if (n.attrs.contains(a)) {
                    out.add(n);
                    break;
                }
        }
        return out;
    }

    /**
     * Returns all nodes connected to this set.
     */
    public NodeSet connections() {
        NodeSet out = new NodeSet();
        for(Node n : this)
            out.addAll(n.connections);
        return out;
    }

    /**
     * Returns the first node in the set.
     */
    public Node first() {
        return iterator().next();
    }
}

（我没有检查代码是否编译，它只是一个草图。）然后，假设您拥有所有节点的NodeSet all，您可以执行以下操作

all.with(BLACK).first().connections()