基于Neo4j图数据库的课程体系知识图谱系统设计和实现,本论文为您写课程体系毕业论文范文和职称论文提供相关论文参考文献，可免费下载。
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摘 要：为了解决课程大纲课程编写不规范的问题,并梳理课程之间的关系,使用JA技术与Neo4j图数据图设计并实现了一个知识图谱系统,可以发现课程大綱之间存在的问题,以及在知识图谱中快速搜索课程信息.
关键词：JA；图数据库；知识图谱
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）36-0130-03
1 背景
关系型数据库长期以来一直占市场主流.目前主流关系型数据库管理系统有：SQL Server、MySQL、Oracle等.随着网络应用程序的规模日渐变大,数据形式更加多样化,关系型数据库在数据建模和存储中的一些缺陷和问题随之凸显而来.真实世界中很多数据关系是图形的,图数据库可以更好地描述此类数据[1].例如Neo4j就是一种图形数据库管理系统.
课程大纲由于人工编写的原因,会存在一些问题.同时学生从课程单中很难清晰地梳理课程体系的关系.针对这类问题,本文提供了一种解决方案,基于Neo4j数据库,使用JA编程语言,构建课程体系的知识图谱系统,可以更加直观地展示各个课程之间关系,并发现大纲中存在的问题.在并对特定节点的前驱进行查询并展示,替代手工查找,更加节省时间,便于对所需内容的快速获取.
2 相关概念
在图计算中,基本的数据结构表达式是：[G等于V,E,V等于vertex（节点）,E等于edge（边）] .图数据库中数据模型主要以节点和关系（边）来体现[2],也可以处理键值对.数据具有如下特征：
l包含节点和边
l节点上有属性（键值对）
l边有名字和方向,并总是有一个开始节点和结束节点
l边也可以有属性
Neo4j数据库是一个高性能的NOSQL图形数据库,它将结构化数据存储在网络上而不是表中.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.具有以下优点：
l自带易于学习的查询语言（名为Cypher）
l不使用schema,可以满足任何形式的需求
l相比关系型数据库,查询速度要快上很多
l实体与关系结构非常自然地切合人类的直观感受
l支持JA进行操作
l提供可视化查询控制台
3 系统总体设计
系统设计目标：构建一个课程体系的知识图谱,数据存储在图数据库中,界面展示知识图谱,并可以根据特定的节点查询所需内容.
系统设计分为数据提取,数据存储,知识图谱可视化及查询.主要处理流程如图1所示,包括如下步骤：
l数据准备和提取：准备Word形式的课程大纲和存储课程性质（如必修、选修等）的Excel文件；使用JA语言自动化抽取Word,Excel中相应信息,并将Word中文档信息与Excel文档中的信息进行匹配；
l数据存储：根据抽取信息构建课程体系的知识图谱,存储到图数据库中；
l图谱的可视化及查询：界面展示知识图谱,并可基于图谱进行课程关系的查询.
4 系统主要模块设计
本节将给出系统的主要模块的相关设计.
4.1 数据抽取
数据抽取是系统中最关键的基础部分,对Word,Excel文档进行数据自动化提取以及规范化.Word文档数据抽取主要对表格处理,抽取课程名称,先修课程.抽取得到的内容需要进行相应处理,对于字符的大小写以及特殊字符处理,如将所有的英文字符全部规定为大写字符,以及所有含有特殊字符的数据处理为英文的特殊字符,例如：中文的括号、逗号等.Word课程大纲文档结构如图2.
4.2 数据存储
数据存储首先需要将数据处理完毕,构成知识图谱.知识图谱在数据库中存储结构的示意图如图4所示.
数据类型分为必修,选修,以及未匹配三种类型,数据节点颜色不同,数据类型不同,更加直观展示节点之间的关系以及节点的信息,便于进行查找节点之间的关系.
单个数据节点的存储结构：节点可拥有不同属性值,节点的颜色会随type类型的变化而变化.由于数据库的特殊性,可以创建两个除ID之外完全相同的节点,在创建节点时尤其要注意字符的处理.
数据库中信息节点可以文本类型查看,通过文本类型,可更加直观展示单个节点的所包含的信息.
由于抽取的数据以及存储的数据为中文信息,在图数据库中进行存储时,要特别注意的是中文的字符的长度,特殊字符的中英文区别,否则将会创建多个相同的节点.造成知识图谱的混乱.
存储数据时首先要先检查所要创建的节点以及关系在数据库中是否存在,图数据库的特殊性在于如果不做事先处理,节点之间的关系可以存在多个关系,以及同样的节点可以存在多个,最终造成图谱的混乱,达不到系统的设计要求.
4.3 知识图谱展示以及查询
知识图谱展示需要首先将图数据库中节点信息抽取,使用插件将信息进行解析,展示在界面中[3].在界面中输入特定节点信息,查询与之相关的所有前驱节点,并展示.
查询算法设计：
1） 输入节点名称n
2） 节点n在数据库中存在,否则跳转步骤12
3） Rset为空（Rset为与n相关节点的结果集）,否则跳转步骤5
4） 输出节点n的信息
5） list集合存储与n相关节点名称
6） list不为空,否则跳转步骤12
7） 遍历list集合,对list中每个元素,查询得到结果集Rset2
8） 移除当前list中当前查询的节点名称
结论：关于对写作课程体系论文范文与课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文课程体系论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料下载有帮助。
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