基于SQL转换的关系数据库SPARQL查询方法的研究

论文摘要

语义Web是对当前Web的一个功能性扩展,旨在使得Web中的信息具有语义,能够被计算机理解,从而加强人和计算机之间的交互与协作。语义Web采用RDF来描述网络上的各种资源信息,并为其赋予语义。SPARQL是RDF资源的推荐查询语言,能够对RDF资源进行基于图模式的匹配。用户可以将含有语义的查询需求用SPARQL语言表示出来,对语义Web上的信息资源进行查询,从而达到语义查询的目的。但是当由于管理的需要,将RDF语义信息以记录的形式存储在关系数据库中时,SPARQL对关系数据库中的RDF查询效率就会大大降低。由于SQL是关系数据库的标准查询语言,所以研究如何能将SPARQL查询转换为SQL查询,进而提高SPARQL对关系数据库的查询效率,对于RDF的查询是有长远意义的。本文的主要研究目的是在保证查全率和查准率的前提下,基于SQL转换的形式,使得SPARQL查询能对关系数据库中的RDF资源进行快速的查询操作,从而使用户的查询需求得到快速、高效地响应。本文首先深入地研究了SPARQL语言的查询机制,重点研究了SPARQL的基本查询到SQL查询的转换；然后在基本查询转换的基础之上,提出了SPARQL复杂图模式和查询模式到SQL查询的实现方法,进而提出了由SPARQL查询转换到SQL查询的实现方法；最后,根据已经提出的SQL实现方法,建立了SPARQLtoSQL实验系统。系统采用关系数据库中存储的RDF本体作为实验案例,对结果进行了分析和对比,有效地证明了本实验系统的可行性、正确性以及有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外相关研究现状
• 1.2.1 语义Web本体查询研究现状
• 1.2.2 语义Web查询语言到SQL转换的研究现状
• 1.3 本文研究内容与意义
• 1.4 本文结构
• 第2章 RDF查询技术
• 2.1 RDF简介
• 2.1.1 RDF的基本思想
• 2.1.2 RDF基本概念
• 2.1.3 RDF本体特性
• 2.1.4 RDF的存储
• 2.2 SPARQL语言
• 2.2.1 SPARQL基本语法
• 2.2.2 SPARQL图模式
• 2.2.3 SPARQL查询模式
• 2.3 SQL语言
• 2.3.1 SQL语言分类
• 2.3.2 SQL的数据查询
• 2.3.3 SQL的多表查询
• 2.4 本章小结
• 第3章 SPARQL基本查询到SQL的转换
• 3.1 SPARQL基本查询各部分到SQL的映射
• 3.1.1 SPARQL基本查询到SELECT的结构映射
• 3.1.2 SPARQL基本查询到FROM的结构映射
• 3.1.3 SPARQL基本查询到WHERE的结构映射
• 3.2 SPARQL基本图模式到SQL的转换
• 3.2.1 SPARQL基本图模式到SQL中WHERE子句的转换规则
• 3.2.2 SPARQL基本图模式到SQL的转换规则
• 3.3 SPARQL复杂图模式的分解
• 3.3.1 复杂图模式的分解规则
• 3.3.2 组图模式到SQL语言的转换
• 3.3.3 可选图模式到SQL语言的转换
• 3.3.4 多图模式到SQL语言的转换
• 3.4 本章小结
• 第4章 SPARQL查询到SQL查询实现方法的研究
• 4.1 基本关键字到SQL的映射
• 4.1.1 结果修饰符DISTINCT到SQL的映射
• 4.1.2 结果修饰符ORDER BY到SQL的映射
• 4.1.3 结果修饰符LIMIT、OFFSET到SQL的映射
• 4.1.4 结果修饰符FILTER到SQL的映射
• 4.2 SPARQL查询模式的SQL查询方法
• 4.2.1 SELECT查询模式的SQL查询方法
• 4.2.2 CONSTRUCT查询模式的SQL查询方法
• 4.2.3 DESCRIBE查询模式的SQL查询方法
• 4.2.4 ASK查询模式的SQL查询方法
• 4.3 SPARQL查询到SQL查询的实现方法
• 4.4 本章小结
• 第5章 算法实现与验证
• 5.1 开发平台与工具
• 5.1.1 开发平台
• 5.1.2 开发工具与技术
• 5.2 系统设计
• 5.3 SPARQL查询分析
• 5.3.1 SPARQL语言语法规则
• 5.3.2 SPARQL结构树构造方法
• 5.3.3 SPARQL结构树遍历方法
• 5.4 查询实例
• 5.4.1 Jena框架的建立
• 5.4.2 导入wine本体填充概念模型
• 5.5 结果分析
• 5.6 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢