Article Rank
术语表
- 有向
-
有向特征。该算法在有向图上定义良好。
- 有向
-
有向特征。该算法忽略图的方向。
- 有向
-
有向特征。该算法不能在有向图上运行。
- 无向
-
无向特征。该算法在无向图上定义良好。
- 无向
-
无向特征。该算法忽略图的无向性。
- 异构节点
-
异构节点完全支持。该算法有能力区分不同类型的节点。
- 异构节点
-
异构节点允许。该算法平等对待所有选定的节点,无论其标签如何。
- 异构关系
-
异构关系完全支持。该算法有能力区分不同类型的关系。
- 异构关系
-
异构关系允许。该算法平等对待所有选定的关系,无论其类型如何。
- 加权关系
-
加权特征。该算法支持将关系属性用作权重,通过 relationshipWeightProperty 配置参数指定。
- 加权关系
-
加权特征。该算法将每个关系视为同等重要,忽略任何关系权重值。
- 节点属性
-
节点属性特征。该算法使用节点属性。
介绍
ArticleRank 是 Page Rank 算法的一种变体,用于衡量节点的传递性影响力。
Page Rank 遵循的假设是:源自低度节点的连接比源自高度节点的连接具有更高的影响力。Article Rank 通过在每次迭代中降低发送给邻居的分数,从而降低了低度节点的影响力。
节点 v 在第 i 次迭代时的 Article Rank 定义为
其中,
-
Nin(v) 表示节点 v 的入度邻居,Nout(v) 表示节点 v 的出度邻居。
-
d 是 [0, 1] 范围内的阻尼系数。
-
Nout 是平均出度。
注意事项
在使用 Article Rank 算法时,有一些事项需要注意。
-
如果一组页面内部没有指向该组外部的关系,则该组被视为“蜘蛛陷阱”(spider trap)。
-
当页面网络形成无限循环时,可能会出现排名汇聚 (rank sink)。
-
当页面没有任何出口关系时,会出现死胡同 (dead-ends)。
改变阻尼系数可以帮助解决上述所有问题。它可被解释为网络冲浪者有时会跳到一个随机页面的概率,从而避免陷入汇聚点。
语法
本节涵盖了在每种执行模式下执行 Article Rank 算法所使用的语法。我们描述的是命名图变体的语法。要了解更多关于通用语法变体的信息,请参阅 语法概述。
CALL gds.articleRank.stream(
graphName: String,
configuration: Map
)
YIELD
nodeId: Integer,
score: Float
| 名称 | 类型 | 默认 | 可选 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
graphName |
字符串 |
|
否 |
存储在目录中的图的名称。 |
配置 |
Map |
|
是 |
算法特定配置和/或图过滤配置。 |
| 名称 | 类型 | 默认 | 可选 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
字符串列表 |
|
是 |
使用给定的节点标签过滤命名图。具有任何给定标签的节点都将被包含。 |
|
字符串列表 |
|
是 |
使用给定的关系类型过滤命名图。具有任何给定类型的关系都将被包含。 |
|
整数 |
|
是 |
用于运行算法的并发线程数。 |
|
字符串 |
|
是 |
可以提供一个 ID 以更轻松地跟踪算法的进度。 |
|
布尔值 |
|
是 |
如果禁用,进度百分比将不会被记录。 |
|
dampingFactor(阻尼系数) |
浮点数 |
|
是 |
PageRank 计算的阻尼系数。必须在 [0, 1) 范围内。 |
整数 |
|
是 |
运行 Article Rank 的最大迭代次数。 |
|
浮点数 |
|
是 |
迭代之间分数的最小变化量。如果所有分数的变化都小于此容差值,则认为结果已稳定,算法将返回。 |
|
字符串 |
|
是 |
用作权重的关系属性名称。如果未指定,算法将作为无权重运行。 |
|
sourceNodes |
节点/数字或列表,或作为列表的对列表 |
|
是 |
用于计算个性化 Article Rank 的节点、节点 ID 或节点-偏置对。若要对不同的源节点使用不同的偏置,请使用以下语法: |
scaler |
字符串或映射 |
|
是 |
应用于最终得分的缩放器名称。支持的值包括 |
| 名称 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|
nodeId |
整数 |
节点 ID。 |
score |
浮点数 |
特征向量(Eigenvector)分数。 |
CALL gds.articleRank.stats(
graphName: String,
configuration: Map
)
YIELD
ranIterations: Integer,
didConverge: Boolean,
preProcessingMillis: Integer,
computeMillis: Integer,
postProcessingMillis: Integer,
centralityDistribution: Map,
configuration: Map
| 名称 | 类型 | 默认 | 可选 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
graphName |
字符串 |
|
否 |
存储在目录中的图的名称。 |
配置 |
Map |
|
是 |
算法特定配置和/或图过滤配置。 |
| 名称 | 类型 | 默认 | 可选 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
字符串列表 |
|
是 |
使用给定的节点标签过滤命名图。具有任何给定标签的节点都将被包含。 |
|
字符串列表 |
|
是 |
使用给定的关系类型过滤命名图。具有任何给定类型的关系都将被包含。 |
|
整数 |
|
是 |
用于运行算法的并发线程数。 |
|
字符串 |
|
是 |
可以提供一个 ID 以更轻松地跟踪算法的进度。 |
|
布尔值 |
|
是 |
如果禁用,进度百分比将不会被记录。 |
|
dampingFactor(阻尼系数) |
浮点数 |
|
是 |
PageRank 计算的阻尼系数。必须在 [0, 1) 范围内。 |
整数 |
|
是 |
运行 Article Rank 的最大迭代次数。 |
|
浮点数 |
|
是 |
迭代之间分数的最小变化量。如果所有分数的变化都小于此容差值,则认为结果已稳定,算法将返回。 |
|
字符串 |
|
是 |
用作权重的关系属性名称。如果未指定,算法将作为无权重运行。 |
|
sourceNodes |
节点/数字或列表,或作为列表的对列表 |
|
是 |
用于计算个性化 Article Rank 的节点、节点 ID 或节点-偏置对。若要对不同的源节点使用不同的偏置,请使用以下语法: |
scaler |
字符串或映射 |
|
是 |
应用于最终得分的缩放器名称。支持的值包括 |
| 名称 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|
ranIterations |
整数 |
运行的迭代次数。 |
didConverge |
布尔值 |
指示算法是否收敛。 |
preProcessingMillis |
整数 |
预处理图的毫秒数。 |
computeMillis |
整数 |
运行算法的毫秒数。 |
postProcessingMillis |
整数 |
计算 |
centralityDistribution |
Map |
包含中心性分数的最小值、最大值、平均值以及 p50、p75、p90、p95、p99 和 p999 百分位值的映射。 |
配置 |
Map |
用于运行算法的配置。 |
CALL gds.articleRank.mutate(
graphName: String,
configuration: Map
)
YIELD
nodePropertiesWritten: Integer,
ranIterations: Integer,
didConverge: Boolean,
preProcessingMillis: Integer,
computeMillis: Integer,
postProcessingMillis: Integer,
mutateMillis: Integer,
centralityDistribution: Map,
configuration: Map
| 名称 | 类型 | 默认 | 可选 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
graphName |
字符串 |
|
否 |
存储在目录中的图的名称。 |
配置 |
Map |
|
是 |
算法特定配置和/或图过滤配置。 |
| 名称 | 类型 | 默认 | 可选 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
mutateProperty |
字符串 |
|
否 |
GDS 图中写入得分的节点属性。 |
字符串列表 |
|
是 |
使用给定的节点标签过滤命名图。 |
|
字符串列表 |
|
是 |
使用给定的关系类型过滤命名图。 |
|
整数 |
|
是 |
用于运行算法的并发线程数。 |
|
布尔值 |
|
是 |
如果禁用,进度百分比将不会被记录。 |
|
字符串 |
|
是 |
可以提供一个 ID 以更轻松地跟踪算法的进度。 |
|
dampingFactor(阻尼系数) |
浮点数 |
|
是 |
PageRank 计算的阻尼系数。必须在 [0, 1) 范围内。 |
整数 |
|
是 |
运行 Article Rank 的最大迭代次数。 |
|
浮点数 |
|
是 |
迭代之间分数的最小变化量。如果所有分数的变化都小于此容差值,则认为结果已稳定,算法将返回。 |
|
字符串 |
|
是 |
用作权重的关系属性名称。如果未指定,算法将作为无权重运行。 |
|
sourceNodes |
节点/数字或列表,或作为列表的对列表 |
|
是 |
用于计算个性化 Article Rank 的节点、节点 ID 或节点-偏置对。若要对不同的源节点使用不同的偏置,请使用以下语法: |
scaler |
字符串或映射 |
|
是 |
应用于最终得分的缩放器名称。支持的值包括 |
| 名称 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|
ranIterations |
整数 |
运行的迭代次数。 |
didConverge |
布尔值 |
指示算法是否收敛。 |
preProcessingMillis |
整数 |
预处理图的毫秒数。 |
computeMillis |
整数 |
运行算法的毫秒数。 |
postProcessingMillis |
整数 |
计算 |
mutateMillis |
整数 |
向投影图添加属性的毫秒数。 |
nodePropertiesWritten |
整数 |
写入投影图的属性数量。 |
centralityDistribution |
Map |
包含中心性分数的最小值、最大值、平均值以及 p50、p75、p90、p95、p99 和 p999 百分位值的映射。 |
配置 |
Map |
用于运行算法的配置。 |
CALL gds.articleRank.write(
graphName: String,
configuration: Map
)
YIELD
nodePropertiesWritten: Integer,
ranIterations: Integer,
didConverge: Boolean,
preProcessingMillis: Integer,
computeMillis: Integer,
postProcessingMillis: Integer,
writeMillis: Integer,
centralityDistribution: Map,
configuration: Map
| 名称 | 类型 | 默认 | 可选 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
graphName |
字符串 |
|
否 |
存储在目录中的图的名称。 |
配置 |
Map |
|
是 |
算法特定配置和/或图过滤配置。 |
| 名称 | 类型 | 默认 | 可选 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
字符串列表 |
|
是 |
使用给定的节点标签过滤命名图。具有任何给定标签的节点都将被包含。 |
|
字符串列表 |
|
是 |
使用给定的关系类型过滤命名图。具有任何给定类型的关系都将被包含。 |
|
整数 |
|
是 |
用于运行算法的并发线程数。 |
|
字符串 |
|
是 |
可以提供一个 ID 以更轻松地跟踪算法的进度。 |
|
布尔值 |
|
是 |
如果禁用,进度百分比将不会被记录。 |
|
整数 |
|
是 |
用于将结果写入 Neo4j 的并发线程数。 |
|
字符串 |
|
否 |
Neo4j 数据库中写入得分的节点属性。 |
|
dampingFactor(阻尼系数) |
浮点数 |
|
是 |
PageRank 计算的阻尼系数。必须在 [0, 1) 范围内。 |
整数 |
|
是 |
运行 Article Rank 的最大迭代次数。 |
|
浮点数 |
|
是 |
迭代之间分数的最小变化量。如果所有分数的变化都小于此容差值,则认为结果已稳定,算法将返回。 |
|
字符串 |
|
是 |
用作权重的关系属性名称。如果未指定,算法将作为无权重运行。 |
|
sourceNodes |
节点/数字或列表,或作为列表的对列表 |
|
是 |
用于计算个性化 Article Rank 的节点、节点 ID 或节点-偏置对。若要对不同的源节点使用不同的偏置,请使用以下语法: |
scaler |
字符串或映射 |
|
是 |
应用于最终得分的缩放器名称。支持的值包括 |
| 名称 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|
ranIterations |
整数 |
运行的迭代次数。 |
didConverge |
布尔值 |
指示算法是否收敛。 |
preProcessingMillis |
整数 |
预处理图的毫秒数。 |
computeMillis |
整数 |
运行算法的毫秒数。 |
postProcessingMillis |
整数 |
计算 |
writeMillis |
整数 |
将结果数据写回的毫秒数。 |
nodePropertiesWritten |
整数 |
写入 Neo4j 的属性数量。 |
centralityDistribution |
Map |
包含中心性分数的最小值、最大值、平均值以及 p50、p75、p90、p95、p99 和 p999 百分位值的映射。 |
配置 |
Map |
用于运行算法的配置。 |
示例
|
以下所有示例应在空数据库中运行。 这些示例将 Cypher 投影作为规范。原生投影将在未来版本中弃用。 |
在本节中,我们将展示在具体图表上运行 Article Rank 算法的示例。目的是为了说明结果的样子,并为如何在实际场景中使用该算法提供指南。我们将在一个由少数节点以特定模式连接的小型网络图上进行演示。示例图如下所示:
CREATE
(home:Page {name:'Home'}),
(about:Page {name:'About'}),
(product:Page {name:'Product'}),
(links:Page {name:'Links'}),
(a:Page {name:'Site A'}),
(b:Page {name:'Site B'}),
(c:Page {name:'Site C'}),
(d:Page {name:'Site D'}),
(home)-[:LINKS {weight: 0.2}]->(about),
(home)-[:LINKS {weight: 0.2}]->(links),
(home)-[:LINKS {weight: 0.6}]->(product),
(about)-[:LINKS {weight: 1.0}]->(home),
(product)-[:LINKS {weight: 1.0}]->(home),
(a)-[:LINKS {weight: 1.0}]->(home),
(b)-[:LINKS {weight: 1.0}]->(home),
(c)-[:LINKS {weight: 1.0}]->(home),
(d)-[:LINKS {weight: 1.0}]->(home),
(links)-[:LINKS {weight: 0.8}]->(home),
(links)-[:LINKS {weight: 0.05}]->(a),
(links)-[:LINKS {weight: 0.05}]->(b),
(links)-[:LINKS {weight: 0.05}]->(c),
(links)-[:LINKS {weight: 0.05}]->(d);
此图表示八个页面,它们相互链接。每个关系都有一个名为 weight 的属性,用于描述关系的重要性。
MATCH (source:Page)-[r:LINKS]->(target:Page)
RETURN gds.graph.project(
'myGraph',
source,
target,
{ relationshipProperties: r { .weight } }
)
内存估算
首先,我们将使用 estimate 过程估算运行算法的成本。这可以在任何执行模式下完成。在这个例子中我们将使用 write 模式。估算算法有助于了解在您的图上运行该算法将产生的内存影响。当您随后在其中一种执行模式下真正运行算法时,系统将执行一次估算。如果估算显示执行超出其内存限制的可能性非常高,则禁止执行。要阅读更多关于此的内容,请参阅 自动估算和执行阻塞。
有关 estimate 的更多详细信息,请参阅 内存估算。
CALL gds.articleRank.write.estimate('myGraph', {
writeProperty: 'centrality',
maxIterations: 20
})
YIELD nodeCount, relationshipCount, bytesMin, bytesMax, requiredMemory
| nodeCount | relationshipCount | bytesMin | bytesMax | requiredMemory |
|---|---|---|---|---|
8 |
14 |
696 |
696 |
"696 字节" |
流 (Stream)
在 stream 执行模式下,算法返回每个节点的分数。这使我们能够直接检查结果,或在 Cypher 中进行后期处理,且不会产生任何副作用。例如,我们可以对结果进行排序,以找到具有最高特征向量分数的节点。
有关 stream 模式的更多详细信息,请参阅 流式读取。
stream 模式运行该算法:CALL gds.articleRank.stream('myGraph')
YIELD nodeId, score
RETURN gds.util.asNode(nodeId).name AS name, score
ORDER BY score DESC, name ASC
| 名称 (name) | score |
|---|---|
"Home" |
0.5607071761939444 |
"About" |
0.250337073634706 |
"Links" |
0.250337073634706 |
"Product" |
0.250337073634706 |
"Site A" |
0.18152391630760797 |
"Site B" |
0.18152391630760797 |
"Site C" |
0.18152391630760797 |
"Site D" |
0.18152391630760797 |
上述查询以 unweighted(无权重)模式运行 stream 算法。在下方,可以找到 加权图 的示例。
统计 (Stats)
在 stats 执行模式下,算法返回一行包含算法结果摘要的数据。例如,特征向量统计返回中心性直方图,该直方图可用于监控所有计算节点上中心性分数的分布。此执行模式没有任何副作用。它对于通过检查 computeMillis 返回项来评估算法性能非常有用。在下面的示例中,我们将省略返回的时间信息。程序的完整签名可以在 语法部分 中找到。
有关 stats 模式的更多详细信息,请参阅 统计。
CALL gds.articleRank.stats('myGraph')
YIELD centralityDistribution
RETURN centralityDistribution.max AS max
| 最大值 |
|---|
0.560710907 |
变更 (Mutate)
mutate 执行模式扩展了 stats 模式,并产生一个重要的副作用:使用包含该节点得分的新节点属性来更新命名图。新属性的名称通过强制配置参数 mutateProperty 指定。结果是一行总结信息,类似于 stats,但包含一些额外的指标。当结合使用多种算法时,mutate 模式特别有用。
有关 mutate 模式的更多详细信息,请参阅 变更。
mutate 模式运行该算法:CALL gds.articleRank.mutate('myGraph', {
mutateProperty: 'centrality'
})
YIELD nodePropertiesWritten, ranIterations
| nodePropertiesWritten | ranIterations |
|---|---|
|
|
写入 (Write)
write 执行模式扩展了 stats 模式,并产生一个重要的副作用:将每个节点的得分作为属性写入 Neo4j 数据库。新属性的名称通过强制配置参数 writeProperty 指定。结果是一行总结信息,类似于 stats,但包含一些额外的指标。write 模式支持将结果直接持久化到数据库中。
有关 write 模式的更多详细信息,请参阅 写入。
write 模式运行该算法:CALL gds.articleRank.write('myGraph', {
writeProperty: 'centrality'
})
YIELD nodePropertiesWritten, ranIterations
| nodePropertiesWritten | ranIterations |
|---|---|
|
|
加权 (Weighted)
默认情况下,算法认为图的关系是无权重的。要改变这种行为,我们可以使用 relationshipWeightProperty 配置参数。如果设置了该参数,关联的属性值将用作关系权重。在 weighted(加权)情况下,节点发送给其邻居的前一个得分会乘以归一化后的关系权重。请注意,负的关系权重在计算过程中会被忽略。
在以下示例中,我们使用输入图的 weight 属性作为关系权重属性。
stream 模式运行算法CALL gds.articleRank.stream('myGraph', {
relationshipWeightProperty: 'weight'
})
YIELD nodeId, score
RETURN gds.util.asNode(nodeId).name AS name, score
ORDER BY score DESC, name ASC
| 名称 (name) | score |
|---|---|
"Home" |
0.5160810726222141 |
"Product" |
0.24570958074084706 |
"About" |
0.1819031935802824 |
"Links" |
0.1819031935802824 |
"Site A" |
0.15281123078335393 |
"Site B" |
0.15281123078335393 |
"Site C" |
0.15281123078335393 |
"Site D" |
0.15281123078335393 |
与无权重示例一样,“Home”节点的分数最高。相反,“Product”现在的排名从第四位升至第二位。
我们使用 stream 模式来说明如何以 weighted(加权)方式运行算法,但是所有算法模式都支持 relationshipWeightProperty 配置参数。 |
容差 (Tolerance)
tolerance 配置参数表示迭代之间得分的最小变化量。如果所有得分的变化均小于配置的容差,迭代将中止并被视为已收敛。请注意,设置较高的容差会导致更早收敛,但也会降低中心度得分的准确性。
tolerance 值在 stream 模式下运行算法CALL gds.articleRank.stream('myGraph', {
tolerance: 0.1
})
YIELD nodeId, score
RETURN gds.util.asNode(nodeId).name AS name, score
ORDER BY score DESC, name ASC
| 名称 (name) | score |
|---|---|
"Home" |
0.4470707071 |
"About" |
0.2300021265 |
"Links" |
0.2300021265 |
"Product" |
0.2300021265 |
"Site A" |
0.1688888889 |
"Site B" |
0.1688888889 |
"Site C" |
0.1688888889 |
"Site D" |
0.1688888889 |
我们使用了 tolerance: 0.1,与 流示例 相比,这导致了略有不同的结果。然而,计算在四次迭代后收敛,我们已经可以观察到结果分数的趋势。
个性化 Article Rank
个性化 Article Rank 是 Article Rank 的一种变体,它偏向于一组 sourceNodes(源节点)。默认情况下,随机游走以相等的概率跳转到图中的任何节点。与 PageRank 一样,这可以更改为仅跳转到一组 sourceNodes。
以下示例展示了如何围绕“Site A”和“Site B”运行 Article Rank。
MATCH (siteA:Page {name: 'Site A'}), (siteB:Page {name: 'Site B'})
CALL gds.articleRank.stream('myGraph', {
maxIterations: 20,
sourceNodes: [siteA, siteB]
})
YIELD nodeId, score
RETURN gds.util.asNode(nodeId).name AS name, score
ORDER BY score DESC, name ASC
| 名称 (name) | score |
|---|---|
"Site A" |
0.15249052775314756 |
"Site B" |
0.15249052775314756 |
"Home" |
0.1105231342997017 |
"About" |
0.019777824032578193 |
"Links" |
0.019777824032578193 |
"Product" |
0.019777824032578193 |
"Site C" |
0.002490527753147571 |
"Site D" |
0.002490527753147571 |
将这些结果与 流示例(未使用 sourceNodes 配置参数)的结果进行比较,可以看出我们在 sourceNodes 列表中使用的“Site A”和“Site B”节点现在的排名分别是第二和第三,而不是第四和第五。
带偏置的个性化 Article Rank
与个性化 PageRank 类似,GDS 允许对 sourceNodes 进行不同的加权,从而增加跳转到某些节点的可能性,而非其他节点。
以下示例展示了如何围绕“Site A”和“Site B”运行 Article Rank,其中“Site B”的偏置是“Site A”的两倍。带偏置的源节点以节点-值对(列表)的形式输入。
MATCH (siteA:Page {name: 'Site A'}), (siteB:Page {name: 'Site B'})
CALL gds.articleRank.stream('myGraph', {
maxIterations: 100,
tolerance: 0,
sourceNodes: [[siteA, 1], [siteB, 2]]
})
YIELD nodeId, score
RETURN gds.util.asNode(nodeId).name AS name, score
ORDER BY score DESC, name ASC
| 名称 (name) | score |
|---|---|
"Site B" |
0.303735818640820054 |
"Home" |
0.165785031378950204 |
"Site A" |
0.153735818640819949 |
"About" |
0.029666795088864776 |
"Links" |
0.029666795088864776 |
"Product" |
0.029666795088864776 |
"Site C" |
0.003735818640820008 |
"Site D" |
0.003735818640820008 |
缩放中心性分数
要在算法执行过程中规范化最终分数,可以使用 scaler 配置参数。所有可用缩放器的描述可以在 scaleProperties 过程的文档中找到。
stream 模式运行算法并返回归一化结果CALL gds.articleRank.stream('myGraph', {
scaler: "StdScore"
})
YIELD nodeId, score
RETURN gds.util.asNode(nodeId).name AS name, score
ORDER BY score DESC, name ASC
| 名称 (name) | score |
|---|---|
"Home" |
2.550761988515413 |
"About" |
-0.036593974039468 |
"Links" |
-0.036593974039468 |
"Product" |
-0.036593974039468 |
"Site A" |
-0.610245016599252 |
"Site B" |
-0.610245016599252 |
"Site C" |
-0.610245016599252 |
"Site D" |
-0.610245016599252 |
将结果与 流示例 进行比较,我们可以看到分数的相对顺序是相同的。