大数据时代编程基础之一的图计算以及重点概念

前言

在这大数据时代,以图数据库、知识图谱、图算法为代表的图计算技术迎来发展的黄金年代,并逐渐成为人工智能和高性能计算产业发展的重要支撑。

目前,全球各大科技公司纷纷在争夺这项技术的话语权,已经在各方面加强研发、并设立实验室卡点布局。



图计算的作用

首先图计算中的“图”并非图片/图形(Picture/Image),而是 “图论”中的“图”(Graph)。

图计算技术基于图数据开展分析和计算,从中挖掘出有价值的信息、知识和规律,为事件溯源、并分析因果关系,最后为实际业务应用提供支持。



而图数据由一系列的点、边构成,能更自然、直观地表述数据间的关联关系,是一种更符合人 类思考方式的抽象表达,简单来说就是是表达事物之间复杂关联关系的组织结构,举几个例子:QQ好友关系图、道路图、电路图、病毒传播网、文献网、社交网都可以转化为图数据。



为什么需要图计算

因为现在的大数据时代,数据实在太庞杂了,之间的关联关系也过于复杂。之前传统的关系型数据很难承载,也基本无法实现高效率的计算,更无法挖掘数据间复杂关联关系里面的价值或因果关系。



所以随着各行业数字化水平的逐步提高,各种各样的数据还在激增,计算场景又日益复杂,图计算的重要性会越来越高。



图计算的基础图论——柯尼斯堡七桥问题

柯尼斯堡七桥问题讲述的是能否通过“一笔画”的方式,从任何一座桥出发,穿过七座桥,再回到出发地点。




欧拉大神最后的论点是这样的,除了起点以外,每一次当一个人由一座桥进入一块陆地时,他同时也由另一座桥离开此点。所以每行经一点时,计算两座桥(或线),从起点离开的线与最后回到始点的线亦计算两座桥,因此每一个陆地与其他陆地连接的桥数必为偶数。欧拉的这个结论标志着图论的诞生。


不过图计算从一个抽象的理论科学转向实际应用的工程学科,是在上个世纪 60 年代,这个时候出现了随机图理论。

老斜说

未来图计算的重要性会越来越高,比如疫情溯源、配送最短路线、社交关系网络、信用卡套现防诈骗等等都可以。

图论早就用于求解生产管理、军事、交通运输、计算机以及通信网络等领域中的许多离散性问题,同时图论中的一些著名问题也借助于计算机得到了证明。



如今,图论本身及其在物理学、化学、运筹学、计算机科学、电子学、信息论、控制论、网络理论、社会科学和管理科学等领域中的应用越来越受到人们的重视,因此,如果对大数据方向有兴趣,可以试着去全面系统地学习图论中的概念、基本定理和算法并了解图论中的一些悬而未决的问题。

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上面这本书就会阐述图论的基本概念、基本定理和算法,帮助读者理解并掌握图的结构和解决图论问题的技巧。

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