基于知识图谱的问答系统：后端Python+Flask，数据库Neo4j，前端Vue3（提供源码）

基于知识图谱的问答系统：后端Python+Flask，数据库Neo4j，前端Vue3

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引言

随着人工智能技术的不断发展，知识图谱作为一种结构化的知识表示方式，逐渐成为问答系统的重要组成部分。本文将介绍如何构建一个基于知识图谱的问答系统，使用Python和Flask作为后端框架，Neo4j作为图数据库，Vue3作为前端框架。通过本文，你将了解到如何将知识图谱与问答系统结合，并实现一个简单的问答应用。

1. 知识图谱简介

知识图谱是一种以图结构表示知识的方式，节点代表实体，边代表实体之间的关系。知识图谱能够有效地组织和存储复杂的知识，并为问答系统提供结构化的数据支持。通过知识图谱，问答系统可以更准确地理解用户的问题，并提供精确的答案。
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2. 系统架构设计

2.1 后端：Python + Flask

后端采用Python语言，并使用Flask框架构建RESTful API。Flask是一个轻量级的Web框架，适合快速开发小型应用。后端的主要职责包括：

接收前端发送的用户问题。
解析问题并生成Cypher查询语句。
与Neo4j数据库交互，获取查询结果。
将结果返回给前端。

2.2 数据库：Neo4j

Neo4j是一个高性能的图数据库，专门用于存储和查询图结构数据。在知识图谱中，Neo4j能够高效地存储实体和关系，并支持复杂的图查询操作。通过Cypher查询语言，我们可以轻松地从知识图谱中提取所需的信息。

2.3 前端：Vue3

前端采用Vue3框架，Vue3是一个现代化的JavaScript框架，具有响应式数据绑定和组件化开发的特点。前端的主要职责包括：

提供用户界面，允许用户输入问题。
将用户问题发送到后端API。
接收并展示后端返回的答案。

3. 实现步骤

3.1 知识图谱构建

首先，我们需要构建一个简单的知识图谱。假设我们有一个关于疾病知识的知识图谱，包含临床表现、并发症、诊断检查、治疗方法、预防、病因、恢复期处理等实体及其关系。我们可以使用Neo4j来创建这些节点和关系。

def create_nodes_and_relationships(disease, category, detail):
    # 创建或获取疾病节点
    disease_node = graph.nodes.match("Disease", name=disease).first()
    if not disease_node:
        disease_node = Node("Disease", name=disease)
        graph.create(disease_node)
    relationship = None
    if category == "临床表现":
        # 创建或获取临床表现节点
        detail_node = graph.nodes.match("ClinicalManifestation", name=detail).first()
        if not detail_node:
            detail_node = Node("ClinicalManifestation", name=detail)
            graph.create(detail_node)
        # 创建关系
        relationship = Relationship(disease_node, "临床表现", detail_node)
    elif category == "并发症":
        # 创建或获取并发症节点
        detail_node = graph.nodes.match("Complication", name=detail).first()
        if not detail_node:
            detail_node = Node("Complication", name=detail)
            graph.create(detail_node)
        # 创建关系
        relationship = Relationship(disease_node, "并发症", detail_node)
    elif category == "诊断检查":
        # 创建或获取诊断检查节点
        detail_node = graph.nodes.match("DiagnosticTest", name=detail).first()
        if not detail_node:
            detail_node = Node("DiagnosticTest", name=detail)
            graph.create(detail_node)
        # 创建关系
        relationship = Relationship(disease_node, "诊断检查", detail_node)
    elif category == "治疗方法":
        # 创建或获取诊断检查节点
        detail_node = graph.nodes.match("TreatmentMethod", name=detail).first()
        if not detail_node:
            detail_node = Node("TreatmentMethod", name=detail)
            graph.create(detail_node)
        # 创建关系
        relationship = Relationship(disease_node, "治疗方法", detail_node)
    elif category == "预防":
        # 创建或获取诊断检查节点
        detail_node = graph.nodes.match("Prevention", name=detail).first()
        if not detail_node:
            detail_node = Node("Prevention", name=detail)
            graph.create(detail_node)
        # 创建关系
        relationship = Relationship(disease_node, "预防", detail_node)
    elif category == "病因":
        # 创建或获取诊断检查节点
        detail_node = graph.nodes.match("Cause", name=detail).first()
        if not detail_node:
            detail_node = Node("Cause", name=detail)
            graph.create(detail_node)
        # 创建关系
        relationship = Relationship(disease_node, "病因", detail_node)
    elif category == "恢复期处理":
        # 创建或获取诊断检查节点
        detail_node = graph.nodes.match("RecoveryPhaseManagement", name=detail).first()
        if not detail_node:
            detail_node = Node("RecoveryPhaseManagement", name=detail)
            graph.create(detail_node)
        # 创建关系
        relationship = Relationship(disease_node, "恢复期处理", detail_node)
    # 创建关系
    if relationship is not None:
        graph.create(relationship)

3.2 后端实现

在后端，我们使用Flask创建一个简单的API，接收用户的问题并返回答案。以下是一个简单的Flask应用示例：

@app.route('/chat_message', methods=['GET', 'POST'])
def chat_message():
    neo4j_db_handle = neo4j_db()
    question = request.json.get('input')
    json_data = neo4j_db_handle.chat_(question)
    return jsonify({
        "code": 200,
        "data": json_data
    })

if __name__ == '__main__':
    app.run(debug=True)

3.3 前端实现

在前端，我们使用Vue3创建一个简单的用户界面，允许用户输入问题并显示答案。以下是一个简单的Vue3组件示例：

<template>
  <lay-container fluid="true" style="padding-top: 14px">
    <lay-card>
      <lay-form style="margin-top: 10px">
        <lay-row>
          <lay-col :md="10">
            <lay-form-item label="节点名称" label-width="80">
              <lay-input
                  v-model="searchQuery.name"
                  placeholder="请输入"
                  size="sm"
                  :allow-clear="true"
                  style="width: 98%"
              ></lay-input>
            </lay-form-item>
          </lay-col>
          <lay-col :md="5">
            <lay-form-item label-width="20">
              <lay-button
                  style="margin-left: 20px"
                  type="primary"
                  size="sm"
                  @click="getGraph"
              >
                查询
              </lay-button>
              <lay-button size="sm" @click="toReset"> 重置</lay-button>
            </lay-form-item>
          </lay-col>
        </lay-row>
      </lay-form>
    </lay-card>
    <NeoV :data="datasource" :styles="neoStyles"/>
  </lay-container>
</template>
<script setup lang="ts">
import {onMounted, ref} from 'vue'
import NeoV from './../../component/NeoV.vue'
import Http from "@/api/http";

const loading = ref(false)
const neoStyles = ref({})
neoStyles.value = {
  width: "100%",
  height: "calc(100vh - 130px)"
}
let datasource = ref<any>([])
const searchQuery = ref({
  name: '',
})

function toReset() {
  searchQuery.value = {
    name: '',
  }
}

async function getGraph() {
  loading.value = true
  Http.post("/search_name_kg", searchQuery.value)
      .then((res) => {
        datasource.value = res.data
      })
      .finally(() => (loading.value = false));
}

onMounted(() => {
  getGraph()
})
</script>

<style scoped>

.search-input {
  display: inline-block;
  width: 98%;
  margin-right: 10px;
}

</style>