Cypher (クエリ言語)

Cypherは、プロパティグラフ内で表現力豊かで効率的なデータクエリを可能にする宣言型 グラフクエリ言語です。 ^[1]

Cypherは、2011年にNeo4j, Inc.（旧Neo Technology）で働いていたAndrés Taylorの発明が大部分を占めています。^[2] CypherはもともとグラフデータベースNeo4jで使用することを意図していましたが、2015年10月にopenCypherプロジェクトを通じて公開されました。^[3]

この言語は、 SQL (リレーショナル データベース モデルの標準クエリ言語)のパワーと機能を念頭に置いて設計されましたが、Cypher はグラフ理論の概念に基づいて構築されたデータベースのコンポーネントとニーズに基づいています。グラフ モデルでは、データはノード (数学とネットワーク サイエンスの頂点) とリレーションシップ (数学とネットワーク サイエンスのエッジ) として構造化され、データ内のエンティティが互いにどのように接続され、関連しているかに重点が置かれます。

Cypher は、データをノードとエッジ (Cypher では「関係」と呼ばれます) に整理するプロパティ グラフ モデルに基づいています。ノードと関係の標準グラフ要素に加えて、プロパティ グラフ モデルでは、データのより細かいカテゴリと属性を記述するためのラベルとプロパティが追加されます。

ノードはグラフ内のエンティティです。ノードは、プロパティと呼ばれる任意の数の属性（キーと値のペア）を保持できます。ノードには、ドメイン内のさまざまな役割を表す 0 個以上のラベル（タグやカテゴリなど）をタグ付けできます。リレーションシップは、2 つのノード エンティティ間の有向、名前付き、意味的に関連する接続を提供します。リレーションシップには常に方向、開始ノード、終了ノード、および 1 つのリレーションシップ タイプがあります。ノードと同様に、リレーションシップにもプロパティがあります。^[4]

ラベルは、0 個以上のノード ラベルを割り当てることで、類似のノードをグループ化できます。ラベルはタグのようなもので、検索または作成する特定の種類のエンティティを指定できます。プロパティは、文字列キーと Cypher 型システムからの値のバインディングを持つキーと値のペアです。Cypher クエリは、ラベルとプロパティに指定されたフィルタリングを含むノードと関係のパターンで組み立てられ、指定されたパターンで見つかったデータを作成、読み取り、更新、削除します。

Cypher のデータ型システムには、他のプログラミング言語やクエリ言語で使用される一般的なデータ型が多数含まれています。サポートされているデータ型には、ブール値、文字列、数値、整数、浮動小数点数datetimeなどのスカラー値型が含まれます。また、、、日付、時刻、現地時間、期間などの時間型もサポートしています。マップとリストのコンテナデータ型、ノード、リレーションシップ、パス、およびvoid 型localdatetimeのグラフ型が利用できます。^[5]

Cypher クエリ言語は、ノードと関係のパターンを描写し、ラベルとプロパティに基づいてそれらのパターンをフィルタリングします。Cypher の構文は、コンピューター用のテキストベースのビジュアル アートであるASCII アートに基づいています。これにより、クエリで指定されたデータが視覚的かつ構造的に表現されるため、この言語は非常に視覚的で読みやすくなります。たとえば、ノードは、エンティティに関する属性と情報を囲む括弧で表されます。関係は、関係の種類を括弧で囲んだ矢印 (有向または無向) で表されます。

//ノード
(変数:ラベル{ propertyKey : 'propertyValue' })  

//関係
-[変数: RELATIONSHIP_TYPE ]->

//暗号パターン
( node1 : LabelA ) -[ rel1 : RELATIONSHIP_TYPE ]-> ( node2 : LabelB )

他のクエリ言語と同様に、Cypher にはパターンの指定、パターンのフィルタリング、および結果の取得のためのさまざまなキーワードが含まれています。最も一般的なキーワードは、MATCH、WHERE、および RETURN です。これらは、SQLの SELECT および WHERE とは少し異なる動作をしますが、目的は同じです。

MATCHは、ノード、関係、またはノードと関係の組み合わせを見つけるための検索パターンを記述する前に使用されます。^[6] CypherのWHEREは、パターンに追加の制約を追加し、不要なパターンを除外するために使用されます。^[7] CypherのRETURNは、結果の出力方法をフォーマットして整理します。他のクエリ言語と同様に、特定のプロパティ、リスト、順序などを使用して結果を返すことができます。^[8]

上記のパターン構文でキーワードを使用すると、以下のサンプル クエリは、関係 (ACTED_IN タイプと最初のノードからの出力方向) によって別のノード (Movie ラベル) に接続されたノード (Actor ラベルと、値 'Nicole Kidman' の name というプロパティ) のパターンを検索します。次に、WHERE 句は、match 句の Movie ノードの year プロパティが渡されたパラメーターの値より小さいパターンのみを保持するようにフィルター処理します。戻り値では、クエリは、パターンに適合する movie ノードを出力するように指定し、match 句と where 句からフィルター処理します。

MATCH ( nicole :俳優{ name : 'ニコール・キッドマン' }) -[ : ACTED_IN ]-> ( movie :映画) WHERE movie . year < $ yearParameter RETURN movie   
   
 

Cypher には、データの書き込み、更新、削除の句を指定するキーワードも含まれています。CREATE と DELETE は、ノードと関係の作成と削除に使用されます。SET と REMOVE は、プロパティに値を設定し、ノードのラベルを追加/削除するために使用されます。MERGE は、重複のない一意のノードを作成するために使用されます。ノードは、他の関係が存在しない場合にのみ削除できます。例: ^[9]

MATCH ( startContent : Content ) -[ relationship : IS_RELATED_TO ] -> ( endContent : Content ) WHERE endContent.source = 'user' OPTIONAL MATCH ( endContent ) -[ r ] - () DELETE relationship , endContent 
   
  
  

openCypher プロジェクトでは、グラフ処理のクエリ言語として Cypher を標準化する取り組みが始まりました。このプロセスの一環として、5 回の対面式の openCypher 実装者会議 (oCIM) が開催されました。最初の会議は 2017 年 2 月にドイツのヴァルドルフにある SAP 本社で開催され、リンク データ ベンチマーク カウンシルの会議と同時期に開催されました。最新の OCIM はベルリンで開催され、^[10] 2019 年 3 月の W3C グラフ データ管理 Web 標準ワークショップと同時期に開催されました。^[11]

その会議では、CypherがGQLと呼ばれる国際標準化されたグラフクエリ言語のより広範なプロジェクトへの重要な入力となるよう取り組むことで合意されました。2019年9月、GQL標準プロジェクトの提案は、ISO / IEC合同技術委員会1（情報技術標準を担当）のメンバーである国家標準化団体の投票によって承認されました。^[12] GQLプロジェクト提案では、次のように述べられています。

データ モデリングの基本表現としてグラフを使用することは、データ管理における新たなアプローチです。このアプローチでは、データ セットはグラフとしてモデル化され、各データ エンティティがグラフの頂点 (ノードとも呼ばれる) として表され、2 つのエンティティ間の各関係が対応する頂点間のエッジとして表されます。グラフ データ モデルは、その独自の利点から注目を集めています。まず、グラフ モデルは、階層的、複雑、または任意の構造を持つデータ セットに自然にフィットします。このような構造は、エッジとしてグラフ モデルに簡単にエンコードできます。これは、データ セットを固定行タイプのテーブル セットに正規化する必要があるリレーショナル モデルよりも便利です。次に、グラフ モデルでは、到達可能性クエリ、最短または最安パス クエリ、中心性分析など、データ エンティティ間のマルチホップ関係を観察する必要がある高価なクエリやデータ分析機能を効率的に実行できます。現在使用されているグラフ モデルには、リソース記述フレームワーク (RDF) モデルとプロパティ グラフ モデルの 2 つがあります。RDF モデルは、W3C によって多数の仕様で標準化されています。一方、プロパティグラフモデルには、グラフデータベース、グラフアルゴリズム、グラフ処理機能のさまざまな実装があります。しかし、プロパティグラフ用の共通の標準化されたクエリ言語（リレーショナルデータベースシステムのSQLのような）が欠けています。この空白を埋めるためにGQLが提案されています。^[13]

2024年現在、GQL標準はISO/IEC 39075:2024に基づく標準グラフクエリ言語として公開されています。^[14]言語のサブセットの最初のオープンソース実装はすでに利用可能です。^{[15] [16]}実装とは別に、GQLの特定のサブセットの形式化を見つけて構文を読むこともできます。^[17]

• Neo4j、Cypher Query Language 用の人気のグラフ データベース
• グラフ データベース、このデータベース カテゴリの背景、データ モデル、コンポーネント、プロバイダー
• SPARQL、グラフデータをクエリするための W3C 標準宣言型クエリ言語
• Gremlin、グラフデータをクエリする別の方法
• GQL (グラフクエリ言語)
• 通常のパスクエリ、グラフクエリ言語のいくつかの特徴を抽象化した理論的な言語