离散数学知识图谱

项目概述

离散数学知识图谱项目旨在构建一个基于图数据库的离散数学领域知识管理与可视化平台。通过将离散数学的知识点结构化为层级化的知识图谱，项目实现了知识的系统化组织、关系化展示和智能化查询，为学习者、教育工作者及研究人员提供高效的知识获取与探索工具。

主要目的和价值
利用图数据库技术搭建离散数学知识图谱，实现知识点的层次化管理和深度关联。
支持动态查询与交互式可视化，提升知识理解与应用效率。
融合智能问答与统计分析功能，丰富用户体验与数据洞察能力。
解决的核心问题
传统离散数学知识点孤立，缺乏系统关联与层级结构表达。
知识查询效率低，难以进行多维度路径探索和关系分析。
缺乏直观的图谱展示与交互界面，制约知识的有效传递。
目标用户群体
离散数学学习者和教师，辅助教学与学习。
研究人员，支持知识结构分析与跨领域关联探索。
教育技术开发者，作为知识图谱应用示范和技术参考。

技术架构

整体架构设计

项目采用经典的前后端分离架构，基于Django框架构建后端服务，使用Neo4j图数据库存储与管理知识图谱数据，前端通过Django模板结合ECharts实现动态交互式可视化。整体架构层次清晰，分为数据导入层、业务逻辑层和展示交互层：

数据导入层 (datas模块)
    ↓
图数据库存储 (Neo4j)
    ↑
业务逻辑层 (myneo4j模块)
    ↓
前端展示层 (templates模板 + 静态资源)

主要技术栈

后端框架：Django
图数据库：Neo4j，使用官方Python驱动与py2neo库交互
前端技术：Django模板语言、Bootstrap、Material Design图标库、ECharts图表库
环境配置：Python环境虚拟化（venv），dotenv环境变量管理
辅助工具：事务管理、动态Cypher查询构建、递归数据处理

模块间的关系和交互

datas模块负责将离散数学知识的树状结构数据导入Neo4j，构建完整的知识图谱基础数据。
myneo4j模块作为后端核心服务层，负责处理用户请求，构造Cypher查询，访问Neo4j数据库，返回结构化的图谱数据。
templates前端模板模块负责接收后端数据，基于模板引擎渲染动态页面，利用ECharts实现图谱的交互式视觉展示和用户操作界面。
各模块依托于项目的统一配置与环境，协同完成数据的存储、处理、展示与交互，形成闭环的知识管理系统。

功能模块

1. datas模块

功能介绍
负责知识树形JSON数据的解析与递归处理。
动态创建多层级知识节点及其标签，支持灵活扩展。
建立节点间父子层级关系，构建知识图谱层级结构。
通过事务保证数据库操作的原子性，支持图谱数据的初始化与清理。
模块协作
作为数据层核心，提供知识图谱的基础数据支持。
供myneo4j模块调用，实现数据更新和重置。

2. myneo4j模块

功能介绍
构建动态Cypher查询，实现节点名称、关系及路径的多样化查询。
处理HTTP请求，返回图谱数据供前端展示。
支持图谱路径分析及关系探索，提供丰富的图数据库交互接口。
利用Django路由管理API接口，保持模块结构清晰。
模块协作
调用datas模块导入的图谱数据，提供查询服务。
向templates模块输出数据，驱动前端页面内容动态渲染。

3. templates模块（前端页面模板）

功能介绍
提供用户界面模板，涵盖首页、知识图谱展示、节点查询、路径查询、完整查询、智能问答、时间轴及统计分析等功能页面。
基于Bootstrap和Material Design实现响应式和现代化界面设计。
集成ECharts实现图谱的交互式动态渲染，提高用户体验。
支持智能问答交互，增强系统智能化服务能力。
模块协作
依赖myneo4j模块提供的后端数据接口。
结合datas模块维护的知识图谱数据，实现数据驱动的动态展示。

项目结构

xy25_neo4j_discrete/
├── datas/                 # 知识图谱数据导入模块
│   ├── import_to_neo4j.py # 核心导入脚本
│   └── knowledge_tree.json# 知识树形数据源
├── myneo4j/               # Django后端服务模块
│   ├── pyneo_utils.py     # Neo4j操作工具与查询构建
│   ├── views.py           # 视图逻辑处理
│   ├── urls.py            # 路由映射
│   └── models.py          # ORM模型（空，未用）
├── templates/             # 前端页面模板
│   ├── base.html          # 页面基础模板
│   ├── show.html          # 知识图谱展示页
│   ├── search.html        # 节点查询页
│   ├── chatbot.html       # 智能问答页
│   └── ...                # 其他功能页面
├── static/                # 静态资源（CSS/JS/图片）
├── xy_neo4j/              # Django项目配置
│   ├── settings.py        # 项目配置文件
│   ├── urls.py            # 全局路由
│   └── wsgi.py            # 部署入口
├── manage.py              # Django管理脚本
├── .venv/                 # Python虚拟环境
├── README.md              # 项目说明文档
└── requests.txt           # 依赖库列表

关键目录和文件说明
datas/import_to_neo4j.py：负责知识图谱数据导入与初始化。
myneo4j/pyneo_utils.py：Neo4j数据库操作核心库，封装查询构建。
myneo4j/views.py：业务逻辑处理，响应前端请求。
templates/base.html：所有页面的框架基础，统一界面风格。
static/：存放所有前端静态文件，支持界面丰富效果。
xy_neo4j/settings.py：项目全局配置，管理数据库连接等关键信息。

部署和运行

环境要求

Python 3.8及以上版本
Neo4j图数据库（社区版或企业版）已安装并运行
Django 3.x及以上版本
相关Python依赖库（见requests.txt），包括django、py2neo、neo4j驱动、python-dotenv等
支持现代浏览器用于前端页面访问

安装和配置步骤

环境准备

创建并激活Python虚拟环境：
bash python -m venv .venv source .venv/bin/activate # Linux/macOS .venv\Scripts\activate # Windows
安装依赖库：
bash pip install -r requests.txt