【Cypher】表达式（Expression）

彬彬侠

于 2025-04-01 10:48:25 发布

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分类专栏： Neo4j | Cypher 文章标签：表达式 Expression Cypher Neo4j 图数据库

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Cypher 中的表达式（Expressions）详解

一、什么是 Cypher 表达式？

表达式（Expression） 是 Cypher 中用于计算值的基本单元，可以用于查询、过滤、更新数据以及进行复杂的数据转换。

表达式可以是：
- 常量（Literal）： 直接指定的值，如字符串、数值、布尔值、数组等。
- 属性访问： 访问节点或关系的属性。
- 函数调用： 使用内置函数或用户定义的函数计算值。
- 算术运算： 执行数学计算。
- 逻辑运算： 进行条件判断和逻辑比较。

二、Cypher 表达式的基本类型

2.1 常量（Literal）

字符串： 使用单引号 ' 或双引号 "。

RETURN 'Alice' AS name

整数： 使用不带小数点的数字。

RETURN 42 AS number

浮点数： 使用带小数点的数字。

RETURN 3.14 AS pi

布尔值： true 和 false。

RETURN true AS isActive

NULL： 特殊值，表示无值或未知。

RETURN NULL AS unknownValue

列表： 通过方括号 [] 定义一个列表。

RETURN [1, 2, 3, 4] AS numbers

映射（Map）： 使用花括号 {} 定义键值对。

RETURN {name: 'Alice', age: 30} AS person

2.2 属性访问

MATCH (n:Person {name: 'Alice'})
RETURN n.name, n.age

n.name：访问 name 属性。
n.age：访问 age 属性。

2.3 节点和关系属性

MATCH (n:Person)-[r:KNOWS]->(m:Person)
RETURN n.name, r.since, m.name

n.name：访问起始节点的 name 属性。
r.since：访问关系的 since 属性。
m.name：访问结束节点的 name 属性。

2.4 函数调用

RETURN toUpper('alice') AS upperName

toUpper()：将字符串转换为大写。

三、Cypher 表达式的运算符

3.1 算术运算符

运算符	描述	示例	结果
`+`	加法	`RETURN 3 + 2`	`5`
`-`	减法	`RETURN 3 - 2`	`1`
`*`	乘法	`RETURN 3 * 2`	`6`
`/`	除法	`RETURN 6 / 2`	`3.0`
`%`	取模	`RETURN 5 % 2`	`1`
`^`	幂运算	`RETURN 2 ^ 3`	`8`

3.2 比较运算符

运算符	描述	示例	结果
`=`	等于	`RETURN 5 = 5`	`true`
`<>`	不等于	`RETURN 5 <> 3`	`true`
`<`	小于	`RETURN 3 < 5`	`true`
`>`	大于	`RETURN 5 > 3`	`true`
`<=`	小于等于	`RETURN 3 <= 3`	`true`
`>=`	大于等于	`RETURN 5 >= 3`	`true`
`IS NULL`	判断是否为 NULL	`RETURN NULL IS NULL`	`true`
`IS NOT NULL`	判断是否不为 NULL	`RETURN 5 IS NOT NULL`	`true`

3.3 逻辑运算符

运算符	描述	示例	结果
`AND`	逻辑与	`RETURN true AND false`	`false`
`OR`	逻辑或	`RETURN true OR false`	`true`
`XOR`	逻辑异或	`RETURN true XOR false`	`true`
`NOT`	逻辑取反	`RETURN NOT true`	`false`

3.4 字符串运算符

运算符	描述	示例	结果
`+`	字符串拼接	`RETURN 'Hello' + ' World'`	`'Hello World'`
`STARTS WITH`	判断字符串是否以指定前缀开头	`RETURN 'Alice' STARTS WITH 'Al'`	`true`
`ENDS WITH`	判断字符串是否以指定后缀结尾	`RETURN 'Alice' ENDS WITH 'ce'`	`true`
`CONTAINS`	判断字符串是否包含子串	`RETURN 'Alice' CONTAINS 'li'`	`true`
`=~`	正则表达式匹配	`RETURN 'Alice' =~ 'A.*'`	`true`

四、Cypher 中的常用表达式

4.1 数学表达式

RETURN 5 + 3 AS sum, 10 - 2 AS difference, 4 * 2 AS product, 8 / 2 AS quotient

计算加、减、乘、除运算的结果。

4.2 字符串操作

RETURN toUpper('alice') AS upperName, toLower('ALICE') AS lowerName, trim(' Alice ') AS trimmedName

toUpper()：将字符串转换为大写。
toLower()：将字符串转换为小写。
trim()：去掉字符串首尾的空格。

4.3 列表表达式

RETURN [1, 2, 3, 4] AS numbers, size([1, 2, 3]) AS listSize, [x IN [1, 2, 3] | x * 2] AS doubled

size()：返回列表长度。
使用 x IN [1, 2, 3] 进行列表解析和转换。

4.4 条件表达式

RETURN CASE WHEN 5 > 3 THEN 'Greater' ELSE 'Lesser' END AS result

CASE WHEN：条件判断，根据 5 > 3 的结果返回不同的值。

4.5 布尔逻辑表达式

RETURN true AND false AS andResult, true OR false AS orResult, NOT true AS notResult

逻辑与、逻辑或和逻辑取反。

4.6 正则匹配

RETURN 'Alice' =~ 'A.*' AS regexMatch

使用 =~ 进行正则匹配。

五、复杂表达式示例

5.1 组合数学和逻辑表达式

RETURN (5 + 3) * 2 AS result, (10 - 3) / 2 > 3 AS isGreater

计算数学表达式并进行逻辑比较。

5.2 字符串和列表表达式组合

RETURN toUpper('alice') + ' ' + toUpper('bob') AS fullName

将字符串转换为大写并拼接。

5.3 条件匹配和过滤

MATCH (n:Person)
WHERE n.age >= 30 AND n.name STARTS WITH 'A'
RETURN n.name, n.age

过滤 age >= 30 且 name 以 A 开头的节点。

5.4 使用 CASE 进行复杂条件判断

MATCH (n:Person)
RETURN n.name, 
       CASE 
         WHEN n.age < 18 THEN 'Minor'
         WHEN n.age >= 18 AND n.age <= 60 THEN 'Adult'
         ELSE 'Senior'
       END AS lifeStage

根据 age 属性判断 lifeStage 的不同值。

六、使用 `WITH` 进行表达式链式处理

6.1 使用 `WITH` 进行中间计算

MATCH (n:Person)
WITH n, n.age + 5 AS futureAge
RETURN n.name, futureAge

WITH 可以将 n.age + 5 计算结果作为 futureAge 传递到下一步中。

6.2 使用 `WITH` 进行分组和聚合

MATCH (n:Person)
WITH n.city AS city, count(n) AS population
RETURN city, population ORDER BY population DESC

使用 WITH 对 city 进行分组并计算 count(n) 作为 population。

七、表达式的性能优化

7.1 使用索引优化属性比较

CREATE INDEX FOR (n:Person) ON (n.name)
MATCH (n:Person)
WHERE n.name = 'Alice'
RETURN n

在 Person.name 属性上创建索引，优化匹配速度。

7.2 避免不必要的关系扩展

MATCH (n:Person)-[:KNOWS*1..3]->(m:Person)
RETURN m

限制关系扩展的深度，防止全图遍历带来的性能下降。

7.3 使用 `WITH` 拆解复杂查询

MATCH (n:Person)-[:ACTED_IN]->(m:Movie)
WITH m, count(n) AS actorCount
WHERE actorCount > 5
RETURN m.title

使用 WITH 进行中间数据存储，提高查询效率。

八、常见错误及解决方法

8.1 NULL 处理不当

RETURN NULL + 5

错误： NULL 参与运算会导致结果为 NULL。
解决： 使用 coalesce() 处理 NULL 值。

RETURN coalesce(NULL, 0) + 5 AS result

8.2 字符串匹配错误

MATCH (n:Person)
WHERE n.name = "Alice"

错误： 使用双引号 "Alice" 会抛出错误，正确的写法是使用单引号 'Alice'。

MATCH (n:Person)
WHERE n.name = 'Alice'
RETURN n

8.3 属性访问错误

MATCH (n:Person)
RETURN n.agee

错误： agee 属性不存在，导致查询失败。
解决： 检查属性拼写，并确保属性存在。

九、综合表达式示例

9.1 计算节点属性的平均值

MATCH (n:Person)
RETURN avg(n.age) AS averageAge

9.2 根据条件分组和聚合

MATCH (n:Person)
WITH n.gender AS gender, count(n) AS total
RETURN gender, total ORDER BY total DESC

9.3 使用 `CASE` 进行条件判断和分组

MATCH (n:Person)
RETURN n.name,
       CASE
         WHEN n.age < 18 THEN 'Minor'
         WHEN n.age >= 18 AND n.age <= 60 THEN 'Adult'
         ELSE 'Senior'
       END AS ageGroup