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在分析SPARQL标准和基于Jena的开源SPARQL工具ARQ查询引擎源码的基础上,提出了可支持关联查询的扩展SPARQL标准及其设计和实现方案,认真分析了已有的试验成果。
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基于基于SPARQL的的RDF数据节点间关系路径检索数据节点间关系路径检索
在分析SPARQL标准和基于Jena的开源SPARQL工具ARQ查询引擎源码的基础上,提出了可支持关联查询的扩
展SPARQL标准及其设计和实现方案,认真分析了已有的试验成果。
摘摘 要:要: 在分析
关键词:关键词: SPARQL;ARQ;Jena;
资源描述框架RDF(Resource Description Framework)[1]是W3C组织基于可扩展标记语言(XML)开发的一种元数据描述框
架。RDF能够定义概念以及概念间的关系,描述易被机器理解的信息和知识。它提供的语义模型可用于描述Web上的任意资
源及其类型,为网上资源描述提供了一种通用表示框架,解决语义异构问题,实现数据集成的元数据解决方案。同时,RDF
可用于数据发现,为搜索引擎提供更强大的搜索功能。RDF通过基于XML语法明确定义的结构化约定来建立语义协定与语法
编码之间的桥梁,以此促进元数据的互操作能力。因此,RDF是解决计算机知识表示问题的最佳选择,可以很好地描述元数
据。
SPARQL(Simple Protocol and RDF Query Language)是为RDF开发的一种查询语言和数据获取协议,虽然它是为W3C开发
的RDF数据模型定义,但是可以用于查询任何可以用RDF来表示的信息资源。现行SPARQL能够满足类似SQL中基本模式匹
配、分组、连接、合并等查询形式,并能够根据用户定义有效地返回映射结果集,能够满足基于RDF数据的基本查询需求。
RDF数据的精髓在于以半结构化数据形式来存储知识以及知识间的基本关系,比较遗憾的是,目前的SPARQL标准及工具
还没有提供一种有效的途径来查询任意指定的两节点间可能存在的各种关系路径以及任意指定节点周围可能散射的各种关系路
径。为了解决如上问题,本文在原有的SPARQL标准的基础上引入新关键词来描述关联查询语义,并在针对基于Jena[2]的
SPARQL开源引擎ARQ基础上进行实验、支持扩展新的标准及功能的方案。
1 SPARQL语法及扩展语法及扩展
1.1 SPARQL基本语法基本语法
1.1.1 基本术语基本术语
被“<>”界定的术语是IRI参考[RFC3987],它们代表IRIs,直接地或相对于一个基本的IRI。IRIs是URIs[RFC3986]的一般化,
而且完全与URIs和URLs兼容。SPARQL为IRIs提供两种缩写机制:namespace前缀和相关的URIs。查询术语可能是文字字符
串(用双引号“”或单引号‘’括起来),有一个可选择的语言标签或可选择的数据类型IRI。为方便起见,整数能被直接地写,且被解
释成datatype的类型文字xsd:integer;十进制数被解释为xsd:decimal,含有一个指数的数被解释为xsd:double。类型值
xsd:boolean也能被写为true或false。SPARQL查询变量有全局范围,查询时,同一个名字在各处是相同的变量,变量
用“?”指出[3-4]。
1.1.2 三元组模式三元组模式
三元组模式被写作为一列主语、谓语和宾语,用简单的方法来写一些通用的三元组模式,用{}将其聚集在一起。
1.1.3 图模式图模式
SPARQL查询语言是基于图模式匹配的,最简单的图模式是三元组模式,如同一个RDF三元组,但在任何主语、谓语或宾
语的位置中可能有变量,如{?Book dc:title?title}。复杂图模式能由简单图模式组合而成,常见的复杂图模式是基本图模
式、组合图模式、可选择图模式、联合图模式、RDF数据集图模式、值约束条件六种模式中的一种。
1.1.4 值约束值约束
SPARQL中的FILTER关键字对绑定变量的值进行约束,从而限制查询的结果。这些值约束条件是对布尔值进行计算的逻辑
表达式,并且可以与逻辑操作符&&和||组合使用。例如,可以用过滤器把返回名称列表的查询修改为只返回和指定正则表达式
匹配的名称。
1.1.5 查询类型查询类型
SPARQL支持SELCET、ASK、DESCRIBE和CONSTRUCT四种类型的查询。典型的SPARQL查询由SELCET、FROM、
WHERE三部分组成。SELCET子句指定查询应当返回的内容;FROM是一个可选的子句,提供了将要使用的数据集的URI,
可以指向一个本地文件,也可以指向Web其他地方的某一个图的URL;WHERE子句由一组三元模式组成,采用基于Turtle的
语法表示。这些三元模式共同构成了所谓的图形模式。ASK:应用程序可以使用ASK形式来测试查询模式是否有一个解决方
案。如果查询的图形模式在数据集中有匹配物,那么ASK将返回“yes”;如果没有匹配物,则返回“no”。DESCRIBE:返回一
个图形,其中包含和图形模式匹配的节点的相关信息。例如,DESCRIBE?person WHERE{?person foaf: name“Jon
Foobar”}会返回一个图,其中包括来自JonFoobar的模型的三元模式。CONSTRUCT:用来为每个查询结果输出一个图形模
式,这样就可以直接从查询结果创建新的RDF图。
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