SPARQL 1.1概述 - 书亚博园

W3C推荐标准2013年3月21日

摘要

本文档是SPARQL 1.1的概览。它介绍了一套W3C的规范，以便于在Web或在RDF存储上查询和操作RDF图的内容。

1 引言

1.1 示例

下面，我们将说明使用SPARQL的语言，协议和相关规范的小例子。

一些发布在URL为‘http://example.org/alice’的网站上的RDF图，包含了Alice的个人信息和她的社交联系人。我们使用Turtle语法来说明。

图：http://example.org/alice

@prefix foaf: <http://xmlns.com/foaf/0.1/> .
@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#> .

<http://example.org/alice#me> a foaf:Person .
<http://example.org/alice#me> foaf:name "Alice" .
<http://example.org/alice#me> foaf:mbox <mailto:alice@example.org> .
<http://example.org/alice#me> foaf:knows <http://example.org/bob#me> .
<http://example.org/bob#me> foaf:knows <http://example.org/alice#me> .
<http://example.org/bob#me> foaf:name "Bob" .
<http://example.org/alice#me> foaf:knows <http://example.org/charlie#me> .
<http://example.org/charlie#me> foaf:knows <http://example.org/alice#me> .
<http://example.org/charlie#me> foaf:name "Charlie" .
<http://example.org/alice#me> foaf:knows <http://example.org/snoopy> .
<http://example.org/snoopy> foaf:name "Snoopy"@en .

使用SPARQL1.1可以查询这样的图，将它们加载到RDF stores中可以以不同的方式操作它们。

2 SPARQL 1.1 查询语言

假定上述图数据被加载到了SPARQL服务中（比如：可以处理SPARQL查询的HTTP服务端点）SPARQL1.1可用于从简单图模式到复杂的制定查询。例如，可以通过SPARQL SELECT查询人的名字和他们的朋友：

PREFIX foaf: <http://xmlns.com/foaf/0.1/>
SELECT ?name (COUNT(?friend) AS ?count)
WHERE { 
    ?person foaf:name ?name . 
    ?person foaf:knows ?friend . 
} GROUP BY ?person ?name

和2008年的SPARQL 1.0一样，复杂查询可以包含联合、选择性查询部分和过滤器。在SPARQL1.1新增的功能有value aggregation，路径表达式（path expression）和嵌套查询（nested queries）等，同时1.1还支持ASK查询（返回yes/no）和CONSTRUCT查询（其结果可构建RDF图）所有1.1的新功能对这两个查询都可用。

相比1.0，1.1对查询语言增加了一些新功能，包括子查询、价值分配、路径表达式或聚合（aggregate）-比如上例中使用的COUNT。

3 SPARQL 1.1 支持多种查询结果格式（XML、JSON、CSV、TSV）

为支持搜索结果的机器读入，SPARQL支持4中常用格式XML（Extensible Markup Language）、JSON（JavaScript Object Notation）、CSV（Comma Separated Values）、TSV（Tab Separated Values），它们在以下文档中有详细描述：

这些文档详细说明了这些方案和方案中的RDF词根是如何使用目标格式编码的。

上述示例的结果的4中形式：

XML

<?xml version="1.0"?>
<sparql xmlns="http://www.w3.org/2005/sparql-results#">
 <head>
   <variable name="name"/>
   <variable name="count"/>
 </head>
 <results>
   <result>
     <binding name="name">
       <literal>Alice</literal>
     </binding>
     <binding name="count">
       <literal datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#integer">3</literal>
     </binding>
   </result>
   <result>
     <binding name="name">
       <literal>Bob</literal>
     </binding>
     <binding name="count">
       <literal datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#integer">1</literal>
     </binding>
   </result>
   <result>
     <binding name="name">
       <literal>Charlie</literal>
     </binding>
     <binding name="count">
       <literal datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#integer">1</literal>
     </binding>
   </result>
 </results>
</sparql>

JSON

{
  "head": {
    "vars": [ "name" , "count" ]
  } ,
  "results": {
    "bindings": [
      {
        "name": { "type": "literal" , "value": "Alice" } ,
        "count": { "datatype": "http://www.w3.org/2001/XMLSchema#integer" , "type": "typed-literal" , "value": "3" }
      } ,
      {
        "name": { "type": "literal" , "value": "Bob" } ,
        "count": { "datatype": "http://www.w3.org/2001/XMLSchema#integer" , "type": "typed-literal" , "value": "1" }
      } ,
      {
        "name": { "type": "literal" , "value": "Charlie" } ,
        "count": { "datatype": "http://www.w3.org/2001/XMLSchema#integer" , "type": "typed-literal" , "value": "1" }
      }
    ]
  }
}

CSV

name,count
Alice,3
Bob,1
Charlie,1

TSV

?name<TAB>?count
"Alice"<TAB>3
"Bob"<TAB>1
"Charlie"<TAB>1

*（注：是TAB字符的视觉表示）*

SPARQL 1.1联合查询（Federated Query）

该文档介绍了一个基于SPARQL1.1查询语言的扩展来为不同SPARQL端点明确委托某些子查询。

举个例子，我们的示例中，有人或许想知道Alice的朋友中是否和DBPedia中用IRI http://dbpedia.org/resource/Snoopy标识的资源有相同名字的呢？通过把姓名查询和远程调用SPARQL端点 http://dbpedia.org/sparql结合起来使用关键词SERVICE查找http://dbpedia.org/resource/Snoopy 的名字就可以做到了：

PREFIX foaf: <http://xmlns.com/foaf/0.1/>
SELECT ?name
WHERE {
    <http://example.org/alice#me> foaf:knows [ foaf:name ?name ] .
    SERVICE <http://dbpedia.org/sparql> { <http://dbpedia.org/resource/Snoopy> foaf:name ?name }
}

输出结果为：

?name
“Snoopy”@en

上述WHERE语句的第一句仍然匹配本地的SPARQL服务，接下来的SERVICE语句被代理到远程的SPARQL服务上。

5 SPARQL 1.1 Entailment Regimes

SPARQL可以和形如RDF Schema或者OWL axiom的本体信息一起使用。例如，我们假设除了Alice的数据外，一些由RDF Schema和OWL构成的本体信息构建定义的FOAF词汇表加载到了我们的SPARQL服务里了，

该FOAF本体：（只给摘录）

@prefix foaf: <http://xmlns.com/foaf/0.1/> .
@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#> .
...
foaf:name rdfs:subPropertyOf rdfs:label .
...

以下查询索要person的label：

SELECT ?label
WHERE { ?person rdfs:label ?label }

SPARQL引擎不会考虑任何特定的蕴含制度（entailment regimes），对这类查询不返回任何结果，然而一个RDF Schema的引入查询引擎将返回：

?label
“Alice”
“Bob”
“Charlie”
“Snoopy”@en

因为foaf:name是rdfs:label的一个子属性

SPARQL 1.1 Entailment Regimes 规范定义了，什么样的entailment regime返回什么样的结果，以及如何为RDF、RDF Schema、D-Entailment、OWL和RIF指定entailment regime。

6 SPARQL 1.1 更新语言

SPARQL 1.1 更新规范中定义了SPARQL1.1的更新请求语法和语义并提供了大量示例代码。更操作可以由一些连续请求组成，并在图存储中执行图集合。提供了在图存储中对RDF图进行更新、创建和移除的操作。

以下示例，可为Alice添加一个叫Dorothy的新朋友到默认的图中，然后通过一个英文tag删掉其他所有Alice朋友的名字：

PREFIX foaf: <http://xmlns.com/foaf/0.1/> .

INSERT DATA { <http://www.example.org/alice#me> foaf:knows [ foaf:name "Dorothy" ]. } ;
DELETE { ?person foaf:name ?mbox } 
WHERE { <http://www.example.org/alice#me> foaf:knows ?person .
        ?person foaf:name ?name FILTER ( lang(?name) = "EN" ) .}

第二个操作表明，插入和删除操作可以依赖于查询结果，WHERE部分的语法参考SPARQL 1.1 查询语言。

7 SPARQL 1.1 RDF协议

SPARQL 1.1的RDF协议了如何通过HTTP在SPARQL服务上传递查询和更新请求。它也定义了如何映射请求到HTTP GET和POST操作，还有蛇这请求应返回什么样的HTTP响应。

例如，第3节讲的基于http://www.example.org/sparql/的SPARQL请求，根据这个规范，会发送如下HTTP GET请求：

GET /sparql/?query=PREFIX%20foaf%3A%20%3Chttp%3A%2F%2Fxmlns.com%2Ffoaf%2F0.1%2F%3E%0ASELECT%20%3Fname%20%28COUNT%28%3Ffriend%29%20AS%20%3Fcount%29%0AWHERE%20%7B%20%0A%20%20%20%20%3Fperson%20foaf%3Aname%20%3Fname%20.%20%0A%20%20%20%20%3Fperson%20foaf%3Aknows%20%3Ffriend%20.%20%0A%7D%20GROUP%20BY%20%3Fperson%20%3Fname HTTP/1.1
Host: www.example.org
User-agent: my-sparql-client/0.1

关于HTTP response的编码和不同query和update请求操作以及所支持的HTTP方法，这些实现细节都在协议规范中有详细描述。

8 SPARQL 1.1 Service Description

SPARQL 1.1服务描述文档描述了一种用于发现的方法和通过SPARQL 1.1 RDF协议使其可见的用于描述SPAEQL服务的RDF词汇表。

根据此规范，服务端口，当通过HTTP GET操作（不使用query、update）时将返回一个服务提供的RDF描述，比如以下HTTP请求：

GET /sparql/ HTTP/1.1
Host: www.example.org

使用服务描述词汇表对http://www.example.org/sparql/的端点发出的请求会返回一个RDF描述。这个描述提供，比如关于端点的默认dataset信息或者是SPARQL语言特性和其所支持的entailment regimes。

9 SPARQL 1.1 图存储HTTP协议

对许多处理RDF数据的应用程序和服务来说，没有必要了解SPARQL 1.1的全部内容。之所以真么说是因为SPARQL 1.1的图存储协议提供了旨在直接通过HTTP操作对图集合进行管理的特定操作。

比如，第4节中的第1部分的更新操作，简单的把元祖插入RDF图中。在支持这个协议的服务上，这个插入操作可以直接通过HTTP POST操作把元祖作为payload替代：

POST /rdf-graphs/service?graph=http%3A%2F%2Fwww.example.org%2Falice HTTP/1.1
Host: example.org
Content-Type: text/turtle
@prefix foaf: <http://xmlns.com/foaf/0.1/> .
<http://www.example.org/alice#me> foaf:knows [ foaf:name "Dorothy" ] .

其他直接通过HTTP操作进行修改（使用HTTP PUT替换整个图，或者HTTP DELETE 删除一个RDF图）或者复取（通过HTTP GET）RDF图的操作在 SPARQL 1.1 图存储HTTP协议中有详细描述。这个规范可被看成是SPARQL 1.1 Query 和 Update 的轻量级合成。

10 致谢

The members of the W3C SPARQL Working group who actively contributed to the SPARQL 1.1 specifications are:

Carlos Buil Aranda, Universidad Politécnica de Madrid
Olivier Corby, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (INRIA)
Souripriya Das, Oracle Corporation
Lee Feigenbaum, Cambridge Semantics
Paul Gearon, Revelytix Inc
Birte Glimm, Universität Ulm
Steve Harris, Garlik Ltd
Sandro Hawke, W3C
Ivan Herman, W3C
Nicholas Humfrey, BBC
Nico Michaelis, Dreamlab Technologies AG
Chimezie Ogbuji, Invited Expert
Matthew Perry, Oracle Corporation
Alexandre Passant, DERI, National University of Ireland, Galway
Axel Polleres, Siemens AG
Eric Prud’hommeaux, W3C
Andy Seaborne, The Apache Software Foundation
Gregory Todd Williams, Rensselaer Polytechnic Institute

11 参考

SPARQL-XML-Result

SPARQL Query Results XML Format (Second Edition), D. Beckett, J. Broekstra, Editors, W3C Recommendation, 21 March 2013, http://www.w3.org/TR/2013/REC-rdf-sparql-XMLres-20130321. Latest version available at http://www.w3.org/TR/rdf-sparql-XMLres. (See http://www.w3.org/TR/rdf-sparql-XMLres/.)

RDF-Schema

RDF Vocabulary Description Language 1.0: RDF Schema , ed. Dan Brickley and R.V. Guha, W3C Recommendation 10 February 2004 (See http://www.w3.org/TR/rdf-schema/.)

RDF-MT

RDF Semantics , ed. Pat Hayes, W3C Recommendation 10 February 2004 (See http://www.w3.org/TR/rdf-mt/.)

OWL2-Overview

OWL 2 Web Ontology Language Document Overview, W3C OWL Working Group, W3C Recommendation 27 October 2009 (See http://www.w3.org/TR/owl2-overview/.)

RIF-Overview

RIF Overview, ed. Michael Kifer and Harold Boley, W3C Working Group Note 22 June 2010 (See http://www.w3.org/TR/rif-overview/.)

Turtle

Turtle - Terse RDF Triple Language, ed Eric Prud’hommeaux and Gavin Carothers, Working Draft 09 August 2011. (See http://www.w3.org/TR/turtle/.)

SPARQL10-Query

SPARQL Query Language for RDF, ed. Eric Prud’hommeaux and Andy Seaborne, W3C Recommendation 15 January 2008 (See http://www.w3.org/TR/rdf-sparql-query/.)

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