Graphes attribués

Dans une définition courante[2] - [3], un graphe attribué ou graphe à propriétés est défini par un septuplet (N, A, K, V, α, ${\displaystyle \kappa }$, π), où

• N est l'ensemble des nœuds/sommets du graphe
• A est l'ensemble des arcs (arêtes orientées) du graphe
• K est un ensemble dénombrable de clés définissant la nature des attributs/propriétés
• V est un ensemble de valeurs associées à ces clés pour en faire des attributs/propriétés complets
• α est une application (fonction totale) de A vers N×N définissant les arcs, où, pour a ∈ A, α(a)=(n,v) avec u, v ∈ N, signifie que a est l'arc du graphe ayant le nœud u pour origine et le nœud v pour destination
• ${\displaystyle \kappa }$ est une relation de (A∪N) vers K (définie par un sous-ensemble de (A∪N)×K), associant zéro, une ou plusieurs clés à chacun des arcs et nœuds du graphe
• π est une fonction partielle de ${\displaystyle \kappa }$ vers V qui définit des propriétés/attributs complets en associant des valeurs à des clés pour chacun des nœuds et les arcs qui en comportent. Si u ∈ N, a ∈ A et k ∈ K, alors π (u,k) (respectivement π (a,k)) est la valeur associée à la clé d'attribut k pour le nœud u, (respectivement l'arc a), si elle est y est définie.

Une notion très utilisée dans des implémentations courantes de bases de données graphes, et reprise dans certaines définitions formelles des graphes attribués[3], est celle de label (étiquette), qui peut être associé aux nœuds et aux arcs du graphe, en plus des attributs. Cette notion avait été introduite à l'origine à destination des informaticiens utilisateurs de bases de données graphes, pour faciliter l'importation de jeux de données depuis des bases de données relationnelles, ou leur conversion depuis des modèles entité-relation. Le label permet d'associer un même identifiant (celui de la table relationnelle, ou de l'entité ER) à tous les nœuds de graphe qui correspondraient aux différentes rangées de cette table relationnelle, ou aux instances concrètes d'une même entité/classe générique. De par la définition formelle ci-dessus, il n'est pas nécessaire de les définir séparément puisque ces labels peuvent être vus comme des attributs particuliers, définis seulement par une clé, sans valeur associée (c'est pourquoi π est définie comme fonction partielle et non comme application). La définition de base devient ainsi beaucoup plus claire, plus simple, et satisfait à un principe de parcimonie. Les labels peuvent également être définis par l'intermédiaire de graphes de types.

Les bases de données orientées graphes mettent en avant, par rapport aux bases de données relationnelles, le fait qu'elles ne nécessitent pas la définition préalable d'un schéma pour commencer à peupler (remplir) la base. Ceci est adapté à des environnements où l'on est dans une hypothèse de monde ouvert, comme la description de systèmes complexes et de systèmes de systèmes, à croissance "organique" et/ou non maitrisés par un seul acteur. Cependant, même dans de tels environnements, on peut avoir besoin de contraindre la représentation de certaines informations rentrés dans la base d'un manière qui se rapproche d'un schéma de base de données traditionnelle, tout en gardant l'ouverture pour l'addition de données ou configurations "non-prévues". Par exemple la description d'une ville intelligente relève de l'hypothèse de monde ouvert et sera décrite par le niveau supérieur d'une base de données graphe, sans schéma. Certains sous-systèmes techniques de cette ville restent cependant des systèmes traditionnels gérés par un seul acteur qui peut imposer une structuration plus forte de l'information, telle que représentée par un schéma.

Les notions de "graphe de types" et de schémas de graphes[2] - [5] permettent de répondre à ce besoin, les types jouant un rôle similaire à celui des labels dans les bases de données graphes classiques, mais avec la possibilité de définir des relations entre ces types et de les contraindre par des propriétés. Le graphe de types est lui même un graphe attribué, lié par une relation d'homomorphisme de graphes avec les graphes d'instances qui utilisent les types qu'il définit, en jouant un rôle similaire à celui d'un schéma dans un langage de définition de données.

Les ontologies, thesaurus ou taxonomies utilisées pour référencer les types NGSI-LD, sont également définies par des graphes, mais, contrairement aux graphes de type, ce sont des graphes RDF plutôt que des graphes attribués, et ils adressent en principe des domaines d'utilisation plus larges que ceux d'un schéma de bases de données. L'utilisation complémentaire, possible avec les types NGSI-LD, de graphes de types et de référencements ontologiques, permet de répondre aux besoins de structuration forte des données tout en assurant leur interopérabilité sémantique