Apache Spark GraphX 图文详解

参考文档：
http://spark.apache.org/docs/latest/graphx-programming-guide.html
http://spark.apachecn.org/#/docs/9

说明：本文是对GraphX官方文档的学习笔记，用画图的方式更好地理解图计算的一些操作。

属性图（Property Graph）是一张有向多边图（directed multigraph），顶点和边都可以有自定义的属性。顶点有编号和顶点属性，边只有属性，不过边可以连接源顶点和目标顶点。

一张图当然会有很多顶点和很多边组成，而Spark的RDD就类似于一个集合，所以图可以用。

• RDD[(VertexID, VD)]表示一系列的顶点
• RDD[Edge[ED]]表示一系列的边

VertexRDD和EdgeRDD是对上面两个数据结构更高级的封装。VD和ED作为Graph的类型参数表示的是顶点和边的数据；为什么在图中没有VertexID呢，因为顶点编号肯定是必须的！但是顶点数据和边数据则是自定义的。泛型就是为了自定义。所以我们可以肯定VertexRDD一定包含了VertexID，而VD是不会包含VertexID的。

class Graph[VD, ED] {
  val vertices: VertexRDD[VD]   // RDD[(VertexID, VD)] 顶点编号，顶点数据（属性）
  val edges: EdgeRDD[ED]        // RDD[Edge[ED]] 边数据（属性）
}

属性图可以用顶点表和边表来表示，边表有两个外键引用了顶点表的主键，分别表示边的源顶点和目标顶点。 顶点和边都可以有自己的属性。

示例

通过图可以获取顶点视图和边视图，除此之外还提供了triplet三元组，这样通过triplet也可以获得顶点（源顶点和目标顶点）的属性。

视图

属性图，提供的操作就是属性操作（Property Operator），可以操作顶点的属性和边的属性。
但是顶点的编号，以及边的源编号和目标编号都是不能操作的，因为更改了编号，图就完全变样了。

Triplet实际上是继承了Edge，原先的边只有srcId和destId，现在加上了srtAttr和destAttr，信息更加丰富。

class Graph[VD, ED] {
  def mapVertices[VD2](map: (VertexId, VD) => VD2): Graph[VD2, ED]
  def mapEdges[ED2](map: Edge[ED] => ED2): Graph[VD, ED2]
  def mapTriplets[ED2](map: EdgeTriplet[VD, ED] => ED2): Graph[VD, ED2]
}

• mapVertices：对图的Vertices做操作，原图的VD类型通过map函数转换为新图的VD2类型

• mapEdges/mapTriplets：对图的Edges做操作，原图的ED类型通过map函数转换为新图的ED2类型

  
  
  

  属性操作
• outerJoinVertices：顶点本身是一张表，主键是顶点编号，其他属性作为普通的列比如名字和职位组成VD：(String,String)，
  可以对顶点边转换成新的表，不过新的表的主键也一定仍然是顶点编号，其他列比如只有一个：统计顶点的入度，VD=Int
  将原图（的顶点表）和新的顶点表进行out-join，相同顶点编号作为一行，剩余一起join的是原表的列，和新表的列。

sql语句表述

SELECT v.id, v1.attr, v2.outDegree from vertices v1
OUT JOIN (
  select id, count(outDegrees) as outDegree from vertices
) v2 ON v1.id = v2.id

scala代码表述

  val inputGraph: Graph[Int, String] = graph.outerJoinVertices(
        graph.outDegrees)((vid, _, degOpt) => degOpt.getOrElse(0))

outerJoinVertices

下面的示例是构造一张PageRank图的初始步骤，每条边包含权重（入度的倒数），每个顶点初始值为1.0。

示例

PageRank示例

    //Join 操作
    //构造一个新图，顶点属性是出度
    val inputGraph: Graph[Int, String] = graph.outerJoinVertices(
        graph.outDegrees)((vid, _, degOpt) => degOpt.getOrElse(0))
    inputGraph.triplets.collect.foreach(println(_))
    inputGraph.vertices.collect.foreach(println(_))
    inputGraph.edges.collect.foreach(println(_))
    println("----------------------")

    //根据顶点属性为出度的图构造一个新图，依据PageRank算法初始化边与点
    val outputGraph: Graph[Double, Double] =inputGraph.mapTriplets(
        triplet => 1.0 / triplet.srcAttr).mapVertices((id, _) => 1.0)
    outputGraph.triplets.collect.foreach(println(_))
    outputGraph.vertices.collect.foreach(println(_))
    outputGraph.edges.collect.foreach(println(_))
    println("----------------------")

• joinVertices详解：
  

  joinVertices

• outJoinVertices详解：
  

  outJoinVertices