» SPARQL 1.1概述 (中文翻译)

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专利政策

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目录（Table of Contents）

1 概述

　　1.1 举例

2 SPARQL 1.1查询语言

3 SPARQL 1.1支持的不同查询结果格式（XML, JSON, CSV, TSV）

9 SPARQL 1.1图存储的HTTP协议

10 致谢

11 参考文献

1 概述

SPARQL 1.1是一组W3C推荐标准，提供了对Web上或RDF存储（RDF Store）中的RDF图内容进行查询和处理的语言和协议。它由下面的推荐标准组成：

- SPARQL 1.1查询语言：一个面向RDF的查询语言。

- SPARQL 1.1查询结果的JSON格式、SPARQL 1.1查询结果的CSV和TSV格式：在标准的SPARQL查询结果XML格式[SPARQL-XML-Result]之外，SPARQL 1.1还提供了三种常见的格式来表达查询结果，即JSON、CSV（逗号分割值）及TSV（制表符分割的值）。

- SPARQL 1.1联邦查询：该规范定义了一个SPARQL 1.1查询语言扩展，用来在分布的多个SPARQL端点（endpoints）上执行SPARQL查询。

- SPARQL 1.1蕴含（Entailment Regimes）：该规范定义了RDF Schema、OWL或RIF等蕴含规则下的SPARQL查询语义。

- SPARQL 1.1更新语言：一个面向RDF图的更新语言。

- SPARQL 1.1的RDF协议：该协议定义了一种方法，执行任意的SPARQL查询，并将结果更新到一个SPARQL服务。

- SPARQL 1.1服务描述：该规范定义了一个标准方法，用来发现SPARQL服务，并提供了描述SPARQL服务所需的词汇表。

- SPARQL 1.1图存储HTTP协议：相对于完整的SPARQL协议，该文档定义了一个最小子集，基于常用的HTTP协议的操作，管理RDF图的内容。

- SPARQL 1.1测试用例：这是一组测试，帮助理解规范，并检测一个系统是否符合SPARQL 1.1规范。

1.1 举例

这里，我们将给出一个SPARQL的语言、协议及相关推荐标准的小例子。

某个RDF图通过URL 'http://example.org/alice' 发布在Web上，它包含了关于 Alice 及她的联系人的信息。使用 Turtle [Turtle] 语法描述如下：

Graph: 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:[email protected]> .
　　 <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 .

通过SPARQL 1.1可以对这个RDF图进行查询，将他们导入到RDF存储，并通过不同方式对其进行处理。

2 SPARQL 1.1查询语言

假定上述图数据已经加载到一个SPARQL服务（如一个可以响应SPARQL查询的HTTP服务端点），可以使用SPARQL 1.1查询语言表达各类查询，如图模式匹配或其他更复杂的查询。例如，可以通过SPARQL的SELECT来查询所有的人名及他们的朋友个数：

　　 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年发布的SPARQL 1.0规范[SPARQL-Query]类似，复杂查询包括联表查询（union）、可选查询部分（optional query parts）、过滤器（filters），SPARQL 1.1新引入的查询功能包括值的聚合（aggregation）、路径表达（path expressions）、嵌套查询（nested queries）等。除了SELECT查询之外，SPARQL还支持ASK查询（返回值是yes/no的查询）、CONSTRUCT查询（根据查询结果构造RDF图）等。SPARQL 1.1引入的新查询功能在ASK和CONSTRUCT查询中都可用。

和SPARQL 1.0相比，SPARQL 1.1增加了一组新的查询功能，包括子查询（subqueries），赋值（value assignment），路径表达式（path expressions）和聚合查询（aggregates），如上面例子中用到的 COUNT 查询。

SPARQL 1.1查询语言详细描述了SPARQL 1.1的查询语法，及其各种查询的例子。

3 SPARQL 1.1支持的不同查询结果格式（XML,JSON,CSV,TSV）

在SPARQL语言中，SELECT查询的返回结果包含一组从变量到RDF项（RDF terms）的映射，通常以表格的方式表达。例如，第二节中的查询返回结果如下：

?name	?count
"Alice"	3
"Bob"	1
"Charlie"	1

为了以机器可读的方式交换这些查询结果，SPARQL支持了四中常见的交换格式，即可扩展标记语言（Extensible Markup Language, XML）、JavaScript对象标记（JavaScript Object Notation, JSON）、逗号分隔值（Comma Separated Values, CSV）及制表符分隔值（Tab Separated Values, TSV）。这些查询结果的格式在三份不同的W3C推荐标准中定义：

- SPARQL查询结果的XML格式（特别注意：SPARQL 1.1工作组对这份文档做了修订，详见勘误表）

- SPARQL 1.1查询结果的JSON格式

- SPARQL 1.1查询结果的CSV及TSV格式

这些文档描述了RDF项如何编码为特定数据格式的方法和实现细节。

分别采用上述四种不同的查询结果格式，上述查询结果如下：

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

4 SPARQL 1.1联邦查询

SPARQL 1.1联邦查询（Federated Query）描述了一个基本SPARQL 1.1查询语言的扩展，能够显示的将指定的查询代理给另一个SPARQL端点。

如在上面的例子中，如果要知道 Alice 的朋友中有谁和 DBpedia 的资源描述符 IRI <http://depedia.org/resource/Snoopy> 具有相同的名字。完成这一查询，需要将获得朋友名字的查询发送给一个地址为 http://dbpedia.org/sparql 的SPARQL端点，通过 SERVICE 关键字找出具有名字 <http://depedia.org/resource/Snoopy> 的朋友，具体查询如下：

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 }
}

这个查询得到的结果是：

?name

"Snoopy"@en

其中，查询的模式的第一部分位于查询的 WHERE 部分，这部分仍然匹配的是本地的 SPARQL 服务，而后续对模式的处理，则通过 SERVICE 关键字代理给指定的远程 SPARQL 服务。

5 SPARQL 1.1蕴含（Entailment Regimes）

SPARQL可以与RDF大纲（RDF Schema）或OWL axioms等本体信息一起使用。例如，假定在 Alice 的数据之外，还有基于 RDF Schema [RDF-Schema] 和 OWL [OWL2-Overview] 描述的本体信息 FOAF 词汇表。

FOAF 本体（节选部分）：
@prefix foaf: <http://xmlns.com/foaf/0.1/> .
@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#> .
...
foaf:name rdfs:subPropertyOf rdfs:label .
...

如果查询所有人的标签（labels），可以用下面的查询语句：
SELECT ?label
WHERE { ?person rdfs:label ?label }

如果运行这个查询的 SPARQL 引擎不支持任何特定的蕴含（entailment regimes），将不会返回任何结果。但一个支持 RDF Schema 的查询引擎将会返回

?label

"Alice"

"Bob"

"Charlie"

"Snoopy"@en

因为 foaf:name 是 rdfs:label 的子属性。

SPARQL 1.1蕴含规范定义了在不同的蕴含规则下，如何对这种查询做出响应，定义的蕴含规则包括 RDF、RDF Schema、D-Entailment [RDF-MT]、OWL [OWL2-Overview]，及RIF [RIF-Overview]。

6 SPARQL 1.1更新语言

SPARQL 1.1更新（Update）规法定义了 SPARQL 1.1更新请求的语法和语义，并提供了不同用途的例子。更新操作可以由一组顺序执行的序列组成，对图存储（Graph Store）中的一组图进行更新，在图存储中进行RDF图的更新（update）、创建（create）和删除操作。

例如，下面的请求向 SPARQL服务的默认图（default graph）插入一条新数据，描述 Alice 的一个名叫 Dorothy 的新朋友，同时删除所有具有英语语言标签的 Alice 的朋友的名字。

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" ) .}

其中，第二个操作显示，插入和删除操作依赖于对图存储的查询结果；WHERE 部分的相关语法在 SPARQL 1.1查询语言中定义。

7 SPARQL 1.1协议

面向RDF查询的SPARQL 1.1协议定义了如何通过HTTP协议，将一个SPARQL 1.1查询及更新请求发送给一个SPARQL服务。该文档也定义了如何将这些请求映射为 HTTP GET 和 POST 操作，以及对应这些请求的 HTTP响应。

例如，如果向地址为 http://www.example.org/sparql/ 的SPARQL查询服务发送第三章中的查询请求，根据SPARQL 1.1协议，这个查询可以封装在 HTTP GET 请求中（其中查询串使用了 URI编码）：

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

在协议标准中，定义了关于响应的具体编码，以及其他查询和更新操作的具体编码格式。同时，协议标准还定义了支持的其他 HTTP 方法。

8 SPARQL 1.1服务描述

SPARQL 1.1服务描述文档给出了一种发现基于 SPARQL 1.1协议　的 SPARQL 服务的方法，以及一个描述SPARQL服务的词汇表。

在这份文档中，当一个 SPARQL 的服务端点（Service Endpoint）收到不包含任何查询或更新请求的HTTP GET请求时，应当返回一个关于该服务的 RDF描述。例如，当如下的HTTP请求

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

发送给地址为 http://www.example.org/sparql/ 的SPARQL服务时，应当返回一个基于服务发现词汇表（Service Description Vocabulary）的RDF描述。这些描述可以提供关于该服务端点的默认数据集、所支持的SPARQL查询的功能特性、支持的蕴含种类等信息。

9 SPARQL 1.1图存储的HTTP协议

对许多处理RDF数据的应用程序和服务来说，并不需要完整的 SPARQL 1.1更新（SPARQL 1.1 Update）语言。因此，SPARQL 1.1图存储 HTTP协议提供了一种基于 HTTP 的操作实现管理一组图数据的部分操作的方法。

例如，在第四章中的更新操作例子的前半部分，需要向RDF图中简单插入一个三元组。在支持SPARQL 1.1图存储HTTP协议的SPARQL服务上，这个插入操作可以直接通过执行一个 HTTP POST 将其载荷（payload）作为RDF元组直接插入RDF图，而无需发送一个完整的 SPARQL 1.1 更新请求。

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" ] .

在 SPARQL 1.1图存储HTTP协议中，还定义了其他用于修改目的的直接HTTP修改RDF图（如用 HTTP PUT 替换整个图，用 HTTP DELETE 删除一个RDF图等）或获取RDF图（如通过HTTP GET）等。可以将这一组协议看作结合SPARQL 1.1查询和SPARQL 1.1更新的完整SPARQL 1.1 协议的一个轻量级替代版。

10 致谢

以下W3C SPARQL工作组成员参与了 SPARQL 1.1 规范的制订工作：
　　- 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 参考文献

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/.)