图数据库查询语言Cypher的语句解析研究

摘要

在大数据时代，利用图数据库技术分析和处理海量数据间的关系成为研究的焦点问题。目前国外已经出现了很多类型的图数据库产品，而国内则处于起步阶段。现有的这些图数据库产品，根据其存储引擎的不同可以分为两大类，即基于原生图存储结构的图数据库以及基于关系表或者键值对等其它存储结构的图数据库。图数据库在查询时往往需要基于图数据模型的查询语言来处理数据，Cypher是其中应用最为广泛的一种，其语法简单，易于理解。本文设计的解析系统为大课题Cypher查询引擎的顺利研发打下了基础。 本文以达梦图数据库开发项目中的图数据库查询语言解析实现为课题背景，设计并实现了基于Antlr的Cypher语言解析系统。通过分析Cypher语言的语法规则，设计编写出了描述该语法规则的Antlr语法文件。系统能够支持Cypher语言的解析，支持匹配Cypher语言的数据类型、关键字、自定义函数以及模式等语法成分，完成词法和语法分析功能，生成语法分析树结果。通过编写Cypher语言的词法和语法规则，使用Anltr工具进行解析实现该系统。系统主要包含词法分析和语法分析两个模块，词法分析模块最主要的功能是根据定义的Cypher构词规则对输入语句的字符流进行扫描，进而识别出一个个词法符号，产生与输入Cypher语句等价的属性字序列；语法分析模块的功能包含判断输入Cypher语句的结构是否正确，将词法分析产生的结果序列组合成Cypher语言的各类语法成分，生成的结果以文本形式和可视化的语法分析树两种方式展现。 对Cypher语言解析系统的功能进行了验证测试，设计了表示查询、更新、过程调用和支持函数等不同功能的测试用例。测试结果表明，系统能够解析输入的Cypher语句，生成正确的语法树结果。为便于后续对生成的结果进行操作，继续完成语义分析和生成执行计划等阶段，系统可通过Antlr对预先编写好的语法文件进行配置，生成用于解析的相关API函数。通过这些测试验证了系统符合预期的设计原则和相关要求。

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摘 要

Abstract

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1绪论

1.1课题背景

1.2国内外概况

1.2.1图数据库理论及应用概述

1.2.2图数据库查询语言概述

1.2.3查询语言解析技术概述

1.3课题主要的研究工作

2 Cypher语言解析系统设计

2.1 Cypher语法规则总结

2.1.1 数据类型及用法约束

2.1.2 Cypher关键字用法

2.1.3 Cypher自定义函数

2.1.4 Cypher模式分析

2.2系统功能需求分析

2.3 Cypher语言解析的设计原则

2.4总体设计

2.5功能模块设计

2.5.1 词法分析模块设计

2.5.2语法分析模块设计

2.6本章小结

3语言解析系统的实现

3.1 Cypher词法分析模块

3.1.1构造Cypher词法规则

3.1.2基于Antlr元语言编写Cypher词法

3.2 Cypher语法分析模块

3.2.1 Cypher语法提取构造

3.2.2 Cypher语法结构定义

3.2.3处理Cypher表达式优先级问题

3.2.4基于语言模式的Cypher语法编写

3.3 Cypher语言解析实现

3.3.1基于Antlr工具解析Cypher

3.3.2配置Antlr生成Java程序解析Cypher

3.4本章小结

4系统测试及结果分析

4.1测试环境

4.2测试用例设计

4.3测试结果生成及分析

4.4本章小结

5总结与展望

5.1全文总结

5.2研究展望

致谢

参考文献