7 - Sprachen Des Semantic Web - SPARQL

1. Semantic Web Technologien Lehrveranstaltung Semantic Web Technologien WS 2009/10 HTWG Konstanz

2. Sprachen des Semantic Web SPARQL S PARQL P rotocol A nd R DF Q uery L anguage

3. SPARQL - Einführung SPARQL Protocol and RDF Query Language Offizielle W3C Recommendation vom 15. Januar 2008

4. SPARQL (engl. ausgesprochen wie sparkle)

5. Anfragen auf RDF Graphen

6. Bestandteile Query Language / Anfragesprache Wichtigster Bestandteil

7. Hohe Relevanz in der Praxis SPROT – SPARQL Protocol for RDF Protokoll zur Übertragung von SPARQL Anfragen an einen SPARQL Query Processing Service und zum Empfang von Ergebnissen durch den Anfragesteller SPARQL Query Results XML Format XML Dokumentformat zur Darstellung von Ergebnissen von SPARQL SELECT und ASK Queries

8. SPARQL SPARQL Query Language

9. SPARQL - Einführung Einfache Anfragen: Daten: @prefix ex: < http://www.example.org/ > . ex:Volkswagen ex:hatFirmensitzIn “Wolfsburg”. ex:Audi ex:hatFirmensitzIn “Ingolstadt”. Anfrage: PREFIX ex: <http://www.example.org> SELECT ?firmensitz WHERE { ?x ex:hatFirmensitzIn ?firmensitz . } Resultat: firmensitz “Wolfsburg” “Ingolstadt”

10. SPARQL - Einführung Mit mehreren Variablen: Daten: @prefix ex: < http://www.example.org/ > . _:a ex:hatFirmensitzIn “Wolfsburg” . _:a ex:hatNamen “Volkswagen” . _:b ex:hatFirmensitzIn “Ingolstadt” . _:b ex:hatNamen “Audi” . _:c ex:hatFirmensitzIn “Zuffenhausen” . Anfrage: PREFIX ex: <http://www.example.org> SELECT ?name ?firmensitz WHERE { ?x ex:hatFirmensitzIn ?firmensitz . ?x ex:hatNamen ?name . } Resultat: name firmensitz “Volkswagen” “Wolfsburg” “Audi” “Ingolstadt”

11. SPARQL - Einführung Hauptbestandteile des SPARQL SELECT : Anfragemuster ( WHERE ) Verwendet TURTLE Syntax

12. Kann Variablen enthalten ( ?firmensitz … )

13. Muster muss vollständig passen, damit Ergebnisse zurückgeliefert werden können URIs können mit PREFIX abgekürzt werden

14. Ergebnis durch “Auswahl” von Variablen ( SELECT )

15. SPARQL - Einführung Anfragemuster: Einfache Graphmuster

16. Menge von RDF Triplen in Turtle Syntax Auch Turtle Abkürzungen durch ; und , erlaubt Variablen werden durch ? Oder $ eingeleitet ?firmensitz gleichbedeutend mit $firmensitz

17. Prinzipiell auch innerhalb ein und der selben Anfrage mischbar

18. Bitte für eine Variante entscheiden, da sonst schwer bis nicht lesbar Variablen können an Stelle von Subjekt, Prädikat oder Objekt stehen

19. SPARQL – Behandlung von Literalen Literale Daten: ex:w ex:p "test" . ex:x ex:p "test"@de . ex:y ex:p "test"^^xsd:string . ex:z ex:p "42"^^xsd:integer . Query SELECT ?node WHERE { ?node ex:p “test” . }

20. Liefert nur Genaue Übereinstimmung gefordert Aber Ausnahme bei numerischen Typen: SELECT ?node WHERE { ?node ex:p 42 . }

21. Liefert Datentyp wird aus syntaktischer Form bestimmt node ex:z node ex:w

22. SPARQL – Behandlung von Blank Nodes Blank Nodes (gekennzeichnet durch _:xyz) In Anfragen Können an Stelle von Subjekt oder Objekt stehen

23. ID beliebig (aber nur einmal pro Anfrage verwenden)

24. Variablen, die nicht ausgewählt werden können In Ergebnissen Platzhalter für unbekannte Elemente

25. Ids beliebig, aber evtl. an anderen Ergebnisteil gebunden Beispiel (basierend auf Daten des letzten Beispiels): SELECT ?node ?name WHERE { ?node ex:hatNamen ?name . } Ergebnis kann unterschiedliche Formen annehmen: node name _:b “Volkswagen” _:a “Audi” node name _:a “Volkswagen” _:b “Audi”

26. SPARQL – Gruppierung Gruppierung Anfragemuster können durch { und } zu Gruppen zusammengefasst und verschachtelt werden

27. Beispiel: SELECT ?name ?firmensitz WHERE { { ?x ex:hatFirmensitzIn ?firmensitz . ?x ex:hatNamen ?name . } {} ?x ex:hatGruendungsjahr . } Aber ohne zusätzliche Konstrukte nicht sonderlich sinnvoll

28. SPARQL – Optionale Muster OPTIONAL: Angabe optionaler Teile eines Musters SELECT ?x ?name ?firmensitz WHERE { ?x rdf:type ex:Autohersteller . OPTIONAL { ?x ex:hatFirmensitzIn ?firmensitz . } OPTIONAL { ?x ex:hatNamen ?name . } } Ergebnis kann teilweise ungebunden sein: praktisch, wenn nicht alle Daten vorhanden sind, man aber auch nicht unbedingt alle Daten benötigt. x name firmensitz ex:Volkswagen “Volkswagen” “Wolfsburg” ex:Audi “Ingolstadt” ex:Porsche “Porsche”

29. SPARQL – Alternative Muster UNION Angabe alternativer Teile eines Musters

30. SELECT ?x ?firmensitz WHERE { ?x rdf:type ex:Autohersteller . { ?x ex:hatFirmensitzIn ?firmensitz . } UNION { ?x ex:hatHauptstandortIn ?firmensitz . } }

31. Ergebnis ist die Vereinigung (logisches ODER) der Ergebnismengen beider möglichen Varianten

32. Gelten beide Varianten (Sind für einen Autohersteller beide Triple gepflegt) werden auch beide Varianten zurückgeliefert

33. Gleiche Variablennamen in beiden Teilen von UNION beeinflussen sich nicht gegenseitig.

34. SPARQL - Vorrangregelung Kombination von UNION und OPTIONAL SELECT ?x ?firmensitz ?name WHERE { ?x rdf:type ex:Autohersteller . { ?x ex:hatFirmensitzIn ?firmensitz . } UNION { ?x ex:hatHauptstandortIn ?firmensitz . } OPTIONAL { ?x ex:hatNamen ?name . } }

35. OPTIONAL gilt immer genau für das Muster (die Mustergruppe), vor dem OPTIONAL steht

36. UNION und OPTIONAL sind gleichwertig und beziehen sich beide immer auf alle links von ihnen stehende Ausdrücke

37. Beispiel

38. { { s1 p1 o1 } OPTIONAL { s2 p2 o2 } UNION { s3 p3 o3 } OPTIONAL { s4 p4 o4 } OPTIONAL { s5 p5 o5 } } { { { { { s1 p1 o1 } OPTIONAL { s2 p2 o2 } } UNION { s3 p3 o3 } } OPTIONAL { s4 p4 o4 } } OPTIONAL { s5 p5 o5 } }

39. SPARQL – FILTER FILTER Graphmuster-Vergleich führt zu einer Menge von Ergebnissen, bei der jedes Ergebnis (in unseren Beispielen jede Tabellenzeile) eine Menge an Variablen liefert, die an eine oder mehrere RDF Elemente gebunden sind

40. Mit der SPARQL Anweisung FILTER kann man die Menge der Ergebnisse weiter einschränken

41. FILTER wird eine Operation übergeben, die als Ergebnis einen boolschen Wert liefert

42. Nur Ergebnisse, für die der Wert TRUE zurückgeliefert wird, werden in die Ergebnismenge übernommen

43. SPARQL – FILTER - Wofür? Warum benötigt man FILTER?

44. Manche Anfragen mit reinem Mustervergleich nicht möglich: Welche Personen sind zwischen 18 und 23 Jahre alt?

45. Der Vorname welcher Personen beginnt mit einem “A”

46. Welche Attribute sind in deutscher Sprache vorhanden? Hierbei helfen uns FILTER weiter

47. SPARQL – FILTER - Beispiel Beispiel zu FILTER: PREFIX dc: < http://purl.org/dc/elements/1.1/ > PREFIX ns: < http://example.org/ns #> SELECT ?title ?price WHERE { ?x ns:price ?price . FILTER (?price < 30.5) ?x dc:title ?title . }

48. Schlüsselwort FILTER, gefolgt von Ausdruck in Klammern

49. Filter liefern Wahrheitswerte

50. Viele Filterfunktionen aus Xquery/XPath Standard übernommen

51. SPARQL – FILTER – Operatoren Vergleichsoperatoren: <, <=, =, >=, >, != Vergleich von Literalen gemäß “natürlicher” Reihenfolge Numerisch nach Wert

52. Strings alphabetisch

53. Boolean (TRUE > FALSE)

54. … Unterstützung für: Numerische Datentypen (xsd:int …)

55. xsd:dateTime

56. xsd:string

57. xsd:Boolean Andere Typen und RDF-Elemente unterstützen nur = und !=

58. Vergleich von Literalen inkompatibler Typen nicht möglich z.B: xsd:integer und xsd:string Arithmetische Operatoren: +,-,*,/ Nur für numerische Typen

59. Verwendung zur Berechnung von Werten in Filterbedingungen

60. SPARQL – FILTER - Funktionen RDF spezifische Filterfunktionen in SPARQL Operator Beschreibung Erlaubter Typ für A BOUND( A ) Gibt an, ob die Variable A gebunden ist Variable isIRI( A ) / isURI (A) Gibt an, ob das Element eine IRI/URI ist RDF-Element isBLANK( A ) Gibt an, ob das Element ein BlankNode ist RDF-Element isLITERAL( A ) Gibt an, ob das Element ein Literal ist RDF-Element STR( A ) Darstellung von URIs und Literalen als xsd:string URI / Literal LANG( A ) Sprachangabe eines Literals (leer, wenn nicht vorhanden) Literal DATATYPE( A ) Datentyp eines Literals. Wenn Literal ungetypt und ohne Sprachangabe: xsd:string Literal

61. SPARQL – FILTER - Funktionen Weitere RDF spezifische Filterfunktionen in SPARQL

62. Mehrere Filter können mittels && bzw. || verbunden werden sowie mit ! negiert werden Operator Beschreibung sameTERM( A, B ) Prüfen, ob A und B die gleichen RDF Terme sind LangMATCHES(A,B) Prüfen, ob A und B die gleichen Sprachangaben sind REGEX( A, B ) Prüfen, ob in String A der Reguläre Ausdruck B vorkommt

63. SPARQL – Lösungen und Modifikatoren SELECT Anfragen generieren unsortierte Folgen von Ergebnissen

64. Zum Teil sind auch unerwünschte Ergebnisse enthalten

65. Manche Sätze können mehrfach vorhanden sein

66. Hier kommen Modifikatoren zum Einsatz Solution Sequence Modifiers Modifikatoren bieten uns Möglichkeiten zur Sortierung: ORDER BY

67. Entfernung doppelter Ergebnisse: DISTINCT, REDUCED

68. Aufteilung durch LIMIT und OFFSET

69. SPARQL – ORDER BY ORDER BY Sortierung von Ergebnismengen

70. Variablen, nach denen sortiert werden soll, werden nacheinander aufgeführt

71. Mit ASC( ) und DESC( ) kann aufsteigend bzw. absteigend sortiert werden

72. URIs werden alphabetisch als Zeichenketten sortiert

73. Reihenfolge zwischen unterschiedlichen Elementarten: ungebundene Variable < leerer Knoten < URIs < RDF Literale Beispiel: PREFIX foaf: < http://xmlns.com/foaf/0.1/ > PREFIX ex: < http://www.example.org/ > SELECT ?name WHERE { ?x foaf:name ?name . ?x ex:employeeId ?empID . } ORDER BY ?name DESC(?empID)

74. SPARQL – DISTINCT / REDUCED DISTINCT / REDUCED Beispiel: @prefix foaf: <http://xmlns.com/foaf/0.1/> . _:x foaf:name "Alice" . _:x foaf:mbox <mailto:alice@example.com> . _:y foaf:name "Alice" . _:y foaf:mbox <mailto:asmith@example.com> . _:z foaf:name "Alice" . _:z foaf:mbox <mailto:alice.smith@example.com> . SELECT ?name WHERE { ?x foaf:name ?name } SELECT DISTINCT ?name WHERE { ?x foaf:name ?name } SELECT REDUCED ?name WHERE { ?x foaf:name ?name } name “Alice” “Alice” “Alice” name “Alice” name “ Alice” name “ Alice” “ Alice” name “ Alice” “ Alice” “ Alice” v v

75. SPARQL – LIMIT und OFFSET LIMIT Nur eine bestimmte Anzahl an Ergebniszeilen ausgeben

76. Definition durch Maximalwert

77. 0: Keine Ergebnisse, negative Werte nicht erlaubt OFFSET Ergebnisausgabe erst ab angegebener Zeile beginnen

78. Offset von 0 hat keinen Effekt LIMIT und OFFSET machen nur Sinn in Verbindung mit ORDER BY , da sonst Reihenfolge nicht vorhersagbar

79. Beispiel: PREFIX foaf: < http://xmlns.com/foaf/0.1/ > SELECT ?name WHERE { ?x foaf:name ?name } ORDER BY ?name LIMIT 5 OFFSET 10

80. Nur fünf Ergebniszeilen liefern, beginnend ab der elften (3. Seite)

81. SPARQL – Modifikatoren Reihenfolge Reihenfolge der Modifikatoren bei der Verarbeitung: 1. Sortierung anhand von ORDER BY

82. 2. Entfernung nicht ausgewählter Variablen

83. 3. Entfernung doppelter Ergebnisse ( DISTINCT )

84. 4. Entfernung der Ergebniszeilen vor dem OFFSET

85. 5. Entfernung der überschüssigen Zeilen nach LIMIT Hinweis: ORDER BY wird vor Entfernung nicht ausgewählter Variablen ausgeführt -> Sortierung auch nach nicht ausgewählten Variablen möglich

86. SPARQL - Anfragetypen Anfragetypen in SPARQL Bereits kennengelernt: SELECT Liefert als Ergebnis eine Tabelle mit den Variablenwerten

87. Einfach sequentiell zu verarbeiten

88. Struktur und Semantische Verknüpfung der Werte geht leider verloren CONSTRUCT Liefert einen RDF-Graph, der durch Ersetzung von Variablen in einer Menge von Triple-Templates konstruiert wird ASK Liefert einen Wahrheitswert, der aussagt, ob ein Anfrage-Muster in einem Graph gefunden werden kann oder nicht DESCRIBE Liefert einen RDF-Graph, der gefundene Ressourcen beschreibt

89. SPARQL - CONSTRUCT CONSTRUCT Liefert einen RDF-Graph als Rückgabewert

90. Auch praktisch, um Teilgraphen zu extrahieren

91. Sequentielle Verarbeitung des Ergebnisses kompliziert

92. Ungebundene Variablen können nicht behandelt werden

93. Beispiel: @prefix foaf: <http://xmlns.com/foaf/0.1/> .

94. _:a foaf:name "Alice" .

95. _:a foaf:mbox <mailto:alice@example.org> .

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

97. PREFIX vcard: <http://www.w3.org/2001/vcard-rdf/3.0#>

98. CONSTRUCT { <http://example.org/person#Alice> vcard:FN ?name }

99. WHERE { ?x foaf:name ?name }

100. @prefix vcard: <http://www.w3.org/2001/vcard-rdf/3.0#> .

101. <http://example.org/person#Alice> vcard:FN "Alice" . Daten Anfrage Ergebnis

102. SPARQL - ASK ASK Prüft, ob ein Muster in einem Graph vorkommt

103. Rückgabe ist ein boolscher Wert (true/false)

104. Beispiel: @prefix foaf: <http://xmlns.com/foaf/0.1/> . _:a foaf:name "Alice" . _:a foaf:homepage <http://work.example.org/alice/> . _:b foaf:name "Bob" . _:b foaf:mbox <mailto:bob@work.example> .

105. PREFIX foaf: < http://xmlns.com/foaf/0.1/ > ASK { ?x foaf:name "Alice" } true Daten Anfrage Ergebnis

106. SPARQL - DESCRIBE DESCRIBE Liefert einen RDF-Graph, der die in der Anfrage angegebenen Ressourcen beschreibt

107. Nicht genau spezifiziert Was beschrieben wird, obliegt dem SPARQL Prozessor Beispiel: PREFIX ent: < http://org.example.com/employees #> DESCRIBE ?x WHERE { ?x ent:employeeId "1234" } @prefix foaf: <http://xmlns.com/foaf/0.1/> . @prefix vcard: <http://www.w3.org/2001/vcard-rdf/3.0> . @prefix exOrg: <http://org.example.com/employees#> . @prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> . @prefix owl: < http://www.w3.org/2002/07/owl #> _:a exOrg:employeeId "1234" ; foaf:mbox_sha1sum "ABCD1234" ; vcard:N [ vcard:Family "Smith" ; vcard:Given "John" ] . foaf:mbox_sha1sum rdf:type owl:InverseFunctionalProperty Anfrage Ergebnis

108. SPARQL - Abkürzungen Es kann ein leerer PREFIX definiert werden

109. Mit BASE kann ein Standard-Prefix festgelegt werden

110. BASE < http://example.org/book/ > PREFIX : <http://example.org/ontology> SELECT $title WHERE { <book1> :title ?title }

111. rdf:type kann mit “a” abgekürzt werden

112. SELECT $x WHERE { $x a <ex:Book> }

113. RDF-Collections können mit ( ) abgekürzt werden (1 ?x 3) :p "w" . Ist gleichbedeutend mit

114. _:b0 rdf:first 1 ; rdf:rest _:b1 . _:b1 rdf:first ?x ; rdf:rest _:b2 . _:b2 rdf:first 3 ; rdf:rest rdf:nil . _:b0 :p "w" .

115. SPARQL – RDF Dataset Viele RDF Data stores bieten die Möglichkeit, Triple über mehrere Graphen zu verteilen und Informationen zu jedem einzelnen Graph aufzunehmen Eine Menge von Graphen nennt man RDF Dataset SPARQL Queries bieten die Möglichkeit, Anfragen über mehrere Graphen verteilt zu stellen

116. Jedes RDF-Dataset enthält immer einen “Default” Graph ohne Namen und

117. 0 oder mehr “benamte” Graphen, die jeweils durch eine URI gekennzeichnet werden Eine Anfrage muss nicht den Default-Graph ansprechen, sondern kann sich auch rein auf die benamten Graphen beziehen

118. Der “aktive” Graph wird mit GRAPH gekennzeichnet

119. SPARQL – FROM (NAMED) Das RDF Dataset, das mit der Query abgefragt werden soll, wird mit den Stichworten FROM bzw. FROM NAMED zusammengesetzt Wenn weder FROM noch FROM NAMED angegeben sind, wird das Standard RDF-Dataset der Implementierung verwendet

120. Werden mehrere FROM Graphen angegeben, entsteht der Default Graph durch einen Merge der mit FROM angegebenen Graphen

121. Werden mehrere FROM NAMED Graphen angegeben, aber kein FROM Graph, ist der Default Graph leer Beispiel-Anfrage: (http://example.org/dft.ttl enthält hier Infos über andere Graphen) SELECT ?who ?g ?mbox FROM < http://example.org/dft.ttl > FROM NAMED < http://example.org/alice > FROM NAMED < http://example.org/bob > WHERE { ?g dc:publisher ?who . GRAPH ?g { ?x foaf:mbox ?mbox } }

122. SPARQL - GRAPH Anfrage auf einen Graph beschränken

123. PREFIX foaf: < http://xmlns.com/foaf/0.1/ > PREFIX data: < http://example.org/foaf/ > SELECT ?nick FROM NAMED < http://example.org/foaf/aliceFoaf > FROM NAMED < http://example.org/foaf/bobFoaf > WHERE { GRAPH data:bobFoaf { ?x foaf:mbox <mailto:bob@work.example> . ?x foaf:nick ?nick } }

124. SPARQL - GRAPH Auf Graphnamen zugreifen Folgende Query matcht auf jeden der angegebenen Graphen

125. Auf den Namen des Graphen kann dann mit der src Variable zugegriffen werden PPREFIX foaf: < http://xmlns.com/foaf/0.1/ > SELECT ?src ?bobNick FROM NAMED < http://example.org/foaf/aliceFoaf > FROM NAMED < http://example.org/foaf/bobFoaf > WHERE { GRAPH ?src { ?x foaf:mbox <mailto:bob@work.example> . ?x foaf:nick ?bobNick } }

126. SPARQL - GRAPH Mögliche Graph URIs beschränken Auf eine Variable, die in einem GRAPH-Abschnitt verwendet wurde, kann auch in einem anderen GRAPH-Abschnitt oder in einem Muster für den Default-Graph zugegriffen werden PREFIX data: < http://example.org/foaf/ > PREFIX foaf: < http://xmlns.com/foaf/0.1/ > PREFIX rdfs: < http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema #> SELECT ?mbox ?nick ?ppd FROM NAMED < http://example.org/foaf/aliceFoaf > FROM NAMED < http://example.org/foaf/bobFoaf > WHERE { GRAPH data:aliceFoaf { ?alice foaf:mbox <mailto:alice@work.example> ; foaf:knows ?whom . ?whom foaf:mbox ? mbox ; rdfs:seeAlso ?ppd . ?ppd a foaf:PersonalProfileDocument . } . GRAPH ?ppd { ?w foaf:mbox ?mbox ; foaf:nick ?nick } }

127. SPARQL SPARQL Result XML Format

128. SPARQL Wie sind Antworten auf SPARQL Queries formatiert? Antwort auf CONSTRUCT und DESCRIBE ist ein RDF Graph

129. -> Antwort erfolgt z.B.: als RDF/XML

130. Wie werden Antworten auf SELECT codiert? Antwort ist eine Tabelle von Variablenwerten Wie werden Antworten auf ASK Queries codiert? Antwort ist nur ein boolscher Wert Hierfür gibt es das SPARQL Query Result Format

131. MIME-Type: application/sparql-results+xml

132. Empfohlene Dateiendung: .srx

133. SPARQL Format definiert SPARQL Result Document XML Grundgerüst: <?xml version="1.0"?> <sparql xmlns="http://www.w3.org/2005/sparql-results#">

134. <head> … Hier stehen Header-Daten … </head> … Hier stehen die Resultate …

135. </sparql> Head kann z.B. Referenz auf Metadaten enthalten:

136. <link href="metadata.rdf"/>

137. SPARQL Antwort-Format für SPARQL SELECT Queries Head enthält Elemente für alle angefragten Variablen

138. Die Folge der Resultate (Element result ) werden im Element results zusammengefasst

139. Jedes Resultat enthält ein oder mehrere binding Elemente Gebundene Variable wird mit Attribut name angegeben Binding-Typen: RDF URI Reference U

140. <binding name=”x”><uri>U</uri></binding>

141. RDF Literal S

142. <binding name=”y”><literal>S</literal></binding>

143. RDF Literal S with language L

144. <binding name=”z”><literal xml:lang="L">S</literal></binding>

145. RDF Typed Literal S with datatype URI D

146. <binding name=”a”><literal datatype="D">S</literal></binding>

147. Blank Node label I

148. <binding name=”b”><bnode>I</bnode></binding>

149. SPARQL Antwort-Format für SPARQL SELECT Queries Beispiel: <?xml version="1.0"?> <sparql xmlns=" http://www.w3.org/2005/sparql-results #"> <head> <variable name="x"/> <variable name="hpage"/> <variable name="name"/> ... </head> <results> <result> <binding name="x"> <bnode>r2</bnode> </binding> <binding name="hpage"> <uri> http://work.example.org/bob/ </uri> </binding> <binding name="name"> <literal xml:lang="en">Bob</literal> </binding> … </result> <result> … </result> … </results> </sparql>

150. SPARQL Antwort-Format für SPARQL ASK Queries Head kann (Referenz auf) Metadaten enthalten

151. Element variable darf im Head nicht vorkommen

152. Resultat wird im Element “ boolean ” zurückgeliefert <?xml version="1.0"?> <sparql xmlns=" http://www.w3.org/2005/sparql-results #"> <head> ... head … </head> <boolean>true</boolean> </sparql>

153. SPARQL SPARQL Protokoll

154. SPARQL Protokoll zum Transport von SPARQL Queries zwischen Query Client und Query Prozessor

155. Bindings für HTTP und SOAP

156. Definiert als einziges Interface SparqlQuery , welches wiederum die Methode query enthält

157. Query ist definiert nach dem In-Out message exchange pattern, welches folgende 2 Nachrichten definiert 1. Nachricht Ausgezeichnet durch Label “In” mit Richtung “in”

158. Empfangen von einem Knoten N 2. Nachricht Ausgezeichnet durch Label “Out” mit Richtung “out”

159. Gesendet an Knoten N Bei Fehlern wird Out durch eine “Fault” Message ersetzt

160. SPARQL Auszug aus der WSDL 2.0 Definition

161.  <fault name="MalformedQuery" element="st:malformed-query"/> <fault name="QueryRequestRefused" element="st:query-request-refused"/>  <operation name="query" pattern=" http://www.w3.org/2006/01/wsdl/in-out "> <documentation> The operation is used to convey queries and their results from clients to services and back again. </documentation> <input messageLabel=" In " element=" st:query-request "/> <output messageLabel=" Out " element=" st:query-result "/>  <outfault ref="tns:MalformedQuery" messageLabel="Out"/> <outfault ref="tns:QueryRequestRefused" messageLabel="Out"/> </operation> </interface>

162. SPARQL Anfrage wird in einem Element vom Typ st:query-request verpackt Enthält einen Query String (Element query ) und

163. 0 oder mehr RDF Dataset Beschreibungen Elemente default-graph-uri und named-graph-uri

164. Dataset kann auch mit FROM (NAMED) im Query angegeben werden

165. Bei Abweichungen müssen die Angaben im Protokoll verwendet werden Antwort erfolgt in einem Element vom Typ st:query-result Als SPARQL Result Document bei SELECT und ASK queries Element vbr:sparql Als RDF/XML für CONSTRUCT und DESCRIBE Element rdf:RDF Fehler als MalformedQuery und QueryRequestRefused

166. SPARQL HTTP Bindings queryHttpGet und queryHttpPost für HTTP GET und POST

167. Faults werden an HTTP Status codes gebunden: MalformedQuery -> HTTP 400: Bad request

168. QueryRequestRefused -> HTTP 500: Internal Server Error queryHttpGet sollte immer verwendet werden außer in Fällen, in denen die URL-codierte Query an praktische Grenzen stößt

169. Query wird im HTTP-Form-Parameter query übergeben Query String muss URL-encodiert sein

170. Gilt gleichfalls für GET und POST Dataset kann mit Anfrageparametern default-graph-uri und named-graph-uri angegeben werden

171. Über HTTP content negotiation kann erwünschtes Rückgabeformat für CONSTRUCT und DESCRIBE angegeben werden z.B.: text/turtle

172. SPARQL – Protokoll - HTTP Beispiel PREFIX dc: < http://purl.org/dc/elements/1.1/ > SELECT ?book ?who WHERE { ?book dc:creator ?who } http://example.org/sparql/?query=PREFIX%20dc%3A%20%3Chttp%3A%2F%2Fpurl.org%2Fdc%2Felements%2F1.1%2F%3E%20%0ASELECT%20%3Fbook%20%3Fwho%20%0AWHERE%20%7B%20%3Fbook%20dc%3Acreator%20%3Fwho%20%7D&default-graph-uri=http://www.example.org/graph1

173. HTTP/1.1 200 OK Date: Fri, 06 May 2005 20:55:12 GMT Server: Apache/1.3.29 (Unix) PHP/4.3.4 DAV/1.0.3 Connection: close Content-Type: application/sparql-results+xml <?xml version="1.0"?> <sparql xmlns=" http://www.w3.org/2005/sparql-results #"> <head> <variable name="book"/> <variable name="who"/> </head> <results distinct="false" ordered="false"> <result> <binding name="book"><uri> http://www.example/book/book5 </uri></binding> <binding name="who"><bnode>r29392923r2922</bnode></binding> </result> ... </results> </sparql> Query GET Request URL HTTP Response

174. SPARQL SOAP Bindings Binding querySoap

175. Verwendet HTTP POST zum Transport von Anfragen

176. WSDL Binding Definition:

177. <binding name="querySoap" interface="SparqlQuery" type=" http://www.w3.org/2006/01/wsdl/soap " wsoap:version="1.2"# wsoap:protocol=" http://www.w3.org/2003/05/soap/bindings/HTTP "> <fault ref="tns:MalformedQuery" wsoap:code="soap:Sender" /> <fault ref="tns:QueryRequestRefused" wsoap:code="soap:Sender" /> <operation ref="tns:query" wsoap:mep="http://www.w3.org/2003/05/soap/mep/request-response" /> </binding>

178. SPARQL – Protokoll - SOAP Beispiel POST /services/sparql-query HTTP/1.1 Content-Type: application/soap+xml Accept: application/soap+xml, multipart/related, text/* User-Agent: Axis/1.2.1 Host: www.example SOAPAction: "" Content-Length: 438 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <soapenv:Envelope xmlns:soapenv=" http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope/ " xmlns:xsd=" http://www.w3.org/2001/XMLSchema " xmlns:xsi=" http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance "> <soapenv:Body><query-request xmlns=" http://www.w3.org/2005/09/sparql-protocol-types/ #"> <query>SELECT ?z {?x ?y ?z . FILTER regex(?z, 'Harry')}</query> </query-request></soapenv:Body></soapenv:Envelope> HTTP/1.1 200 OK Content-Type: application/soap+xml <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <soapenv:Envelope xmlns:soapenv=" http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope/ " xmlns:xsd=" http://www.w3.org/2001/XMLSchema " xmlns:xsi=" http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance "> <soapenv:Body><query-result xmlns=" http://www.w3.org/2005/09/sparql-protocol-types/ #"> <ns1:sparql xmlns:ns1="http://www.w3.org/2005/sparql-results#"> <ns1:head><ns1:variable name="z"/></ns1:head> <ns1:results distinct="false" ordered="false"> <ns1:result> <ns1:binding name="z"> <ns1:literal>Harry Potter and the Chamber of Secrets</ns1:literal> </ns1:binding> </ns1:result> … </ns1:results></ns1:sparql></query-result></soapenv:Body></soapenv:Envelope> SOAP Request SOAP Response

179. SPARQL SPARQL Upcoming Features

180. SPARQL – Upcoming Features Version 1.0 von SPARQL deckt nicht alles Erwünschte ab

181. SPARQL soll schnell weiterentwickelt werden

182. Unter http://www.w3.org/TR/sparql-features/ werden die zukünftigen Features von der SPARQL WG bekannt gegeben (Aktueller Entwurf vom 2. Juli 2009)

183. Noch keine endgültige Spezifikation, aber trotzdem oft relevant

184. Unterteilung in Required Features - Werden auf die ein oder andere Art mit hoher Wahrscheinlichkeit in der nächsten Version vorhanden sein

185. Time permitting Features – Wenn genügend Zeit vorhanden ist, gehen diese Features in den Standard ein

186. SPARQL – Upcoming Features Required features: Aggregatfunktionen

187. Subqueries

188. Negation

189. Project Expressions

190. SPARQL Update

191. Dienstbeschreibung Time-permitting features BGP Erweiterungen for entailment regimes (OWL, RDFS, RIF)

192. Eigenschaftspfade

193. Verbreitete SPARQL Funktionen (e.g. String maninpulation)

194. Einfache verknüpfte Anfragen

195. Verbesserung der Syntax

196. SPARQL – Upcoming Features Aggregatfunktionen Erlauben Operationen wie Zählen, Bestimmung des numerischen Maximums/Minimums/Durchschnitts durch das Zusammenfassen von Spaltenwerten

197. Anwendungsfälle z.B. in der Datenanalyse: Bestimmung der Anzahl von einander unterschiedlicher Ressourcen, die einem bestimmten Kriterium entsprechen

198. Berechnung der Durchschnittsnote von Studenten gruppiert nach dem Regierungsbezirk

199. Summierung der Wahlkampfspenden, gruppiert nach PLZ und Partei Muss im momentanen Standard durch externe Skripte realisiert werden

200. Werden bereits zu unterschiedlichen Teilen von SPARQL Engines unterstützt: Redland -> COUNT()

201. Jena ARQ -> COUNT(), SUM()

202. Virtuoso -> AVG(), COUNT(), SUM(), MIN(), MAX(), +custom

203. ARC -> COUNT(), MAX(), MIN(), AVG(), SUM()

204. SPARQL – Upcoming Features Beispiele zu Aggregatfunktionen:

205. SELECT COUNT(?person) AS ?alices WHERE { ?person :name "Alice" . } SELECT AVG(?value) AS ?average WHERE { ?good a :Widget ; :value ?value . }

206. SPARQL – Upcoming Features Subqueries Manchmal ist es notwendig, die Resultate einer Anfrage an eine weitere Anfrage weiterzugeben

207. Momentan muss man dazu Resultate der ersten Anfrage empfangen

208. Mit speziellen Skripten verarbeiten

209. Und sie dann für die zweite Anfrage verwenden Anwendungsfälle: Die 10 letzten Blogeinträge herausfinden, die von einem Autor verfasst worden sind

210. Eine Liste von Leuten mit deren Freunden abfragen, mit jeweils nur einem Namen pro Person

211. Die Anzahl eindeutiger Ergebnisse beschränken, anhand der Anzahl der Ressourcen anstatt anhand der Zahl der Lösungen Die genaue Syntax ist momentan noch nicht bestimmt

212. SPARQL – Upcoming Features Beispiel zu Subqueries (wie in ARQ):

213. SELECT ?person ?name WHERE { :Alice foaf:knows ?person . { SELECT ?name WHERE { ?person foaf:name ?name } LIMIT 1 } }

214. Vorhandene Implementierungen:

215. Virtuoso unterstützt sowohl skalare Subqueries (an allen Stellen, an denen eine Variable auftreten kann) als auch Subqueries als abgeleitete Tabellen ARQ unterstützt eingebettete SELECTS (siehe oben)

216. SPARQL – Upcoming Features Negation: Viele Aufgaben erfordern es zu überprüfen, ob bestimmte Triple in einem Graph vorkommen oder nicht.

217. Die Abwesenheit von Triplen zu überprüfen ist “Negation by failure”

218. Auf Umwegen auch in SPARQL 1.0 möglich: SELECT ?name WHERE { ?x foaf:givenName ?name . OPTIONAL { ?x foaf:knows ?who } . FILTER (!BOUND(?who)) }

219. Anwendungsfälle: Alle Leute identifizieren, die niemanden kennen oder eine bestimmte Eigenschaft nicht besitzen

220. Jeden Inhalt identifizieren, der in einem bestimmten Review Prozess noch keinem Lektor zugeordnet worden ist

221. Kunden identifizieren, die ein bestimmtes Objekt nicht erstanden haben Realisierung entweder mit neuem Schlüsselwort oder mit Filterfunktion

222. SPARQL – Upcoming Features Beispiele: (1. mit SeRQL MINUS und 2. mit UNSAID ) SELECT x FROM {x} foaf:givenName {name} MINUS SELECT x FROM {x} foaf:givenName {name} ; foaf:knows {who}

223. SELECT ?x WHERE { ?x foaf:givenName ?name UNSAID { ?x foaf:knows ?who } } Existierende Implementierungen: RDF::Query -> UNSAID Syntax

224. SeRQL -> MINUS Operator

225. Jena ARQ -> NOT EXISTS (mit UNSAID als Alias) Vermutlich wird es UNSAID Bereits für Version 1.0 vorgeschlagen, aber nicht realisiert worden

226. SPARQL – Upcoming Features Project Expressions Möglichkeit, die Resultate von Expressions an Variablen zu binden anstatt von lediglich RDF Termen

227. Eine PE kann sein: Eine Variable, eine konstante URI, ein konstantes Literal, ein beliebiger Ausdruck (inkl. Funktionsaufrufe) über Variablen oder Konstanten

228. Bei Funktionen sind auch benutzerdefinierte denkbar

229. Anwendungsfälle Die Gesamtkosten einer Position in einer Bestellung als Produkt von zwei Variablen: ?unit_cost * ?quantity

230. Verwendung von SPARQL Accessoren, um die in einem Dataset verwendeten Sprachen herauszufinden: LANG(?o)

231. Rückliefern berechneter Werte, wie etwa der aktuelle Wochentag: ex:dayOfTheWeek(ex:Today())

232. Stringverarbeitung: ex:substring(?url, 8, ex:length(?url)) In Verbindung mit Subqueries ein mächtiges Instrument für alle möglichen Anwendungsfälle

233. SPARQL – Upcoming Features Beispiele: SELECT ?name (?age > 18) AS over18 WHERE { ?person :name ?name ; :age ?age . }

234. SELECT fn:string-join(?givenName, ' ', ?surname) AS ?fullName WHERE { ?person foaf:givenname ?givenName ; foaf:surname ?surname ; foaf:interest :trees . }

235. CONSTRUCT { ?x foaf:name ?fullName } WHERE { { SELECT fn:string-join(?gn, " ", ?sn) AS ?fullName WHERE { foaf:givenname ?gn ; foaf:surname ?sn . } } } Existierende Implementierungen Redland, ARQ (mit etwas anderer Syntax), Virtuoso

236. SPARQL – Upcoming Features SPARQL/Update Spracherweiterung, um Veränderungen an einem Graphen auszudrücken

237. Lehnt sich an SPARQL Syntax an Wer SPARQL bereits kennt, soll sich SPARQL/UPDATE schnell aneignen können Folgende Operationen sollen definiert werden: Einfügen neuer Triple in einen Graph

238. Löschen vorhandener Triple

239. Ausführen mehrerer UPDATE-Operationen mit einer Anfrage

240. Im Store einen neuen Graph erstellen

241. Einen im Store vorhandenen Graph löschen Wurde als Member Submission ins W3C eingebracht Stammt ursprünglich vom Jena/ARQ Projekt Jedoch einige Bedenken vorhanden: Sicherheitsprobleme, Transaktionssicherheit, Wunsch auch nach Operationen für das Modifizieren von Daten ...

242. SPARQL – Upcoming Features Beispiele: PREFIX dc: < http://purl.org/dc/elements/1.1/ > INSERT DATA { <http://example/book3> dc:title "A new book" ; dc:creator "A.N.Other" .}

243. D ELETE { ?book ?p ?v } WHERE { ?book dc:date ?date . FILTER ( ?date < "2000-01-01T00:00:00"^^xsd:dateTime ) ?book ?p ?v } } Existierende Implementierungen: Jena/ARQ

244. Virtuoso

245. SPARQL – Upcoming Features Time-permitting features: Basic Graph Pattern Erweiterungen für Vererbungsordnungen Durch erweiterte Semantik in z.B. RDFS und OWL werden beim Graphvergleich weitere Lösungen als nur die direkten möglich Eigenschaftspfade Viele Anfragen an RDF-Graphen erfordern das Traversieren hierarchischer Datenstrukturen mit undefinierter Tiefe Alle Elemente einer RDF-Collection zurückgeben

246. Alle Namen meiner Vorfahren (alle ex:mother und ex:father)

247. Alle direkte und inderekte Oberklassen einer rdfs:Class Häufig verwendete SPARQL Funktionen Viele Implementierungen bieten neben den von SPARQL vorgeschriebenen noch weitere Funktionen. Ein Teil davon soll in den Standard übernommen werden Basic Federated Queries Gleichzeitiges Abfragen mehrerer SPARQL Endpoints Dienstbeschreibung SPARQL Endpunkte sollen die von ihnen unterstützten Fähigkeiten an Anfragende melden können Überarbeitung der SPARQL Syntax Vereinfachungen wie Kommas zwischen Variablen und Ausdrücken in SELECTS

248. SPARQL – Upcoming Features

249. SPARQL Noch Fragen ?

250. SPARQL Literatur: Buch “Semantic Web Grundlagen”, Springer Verlag 2008 Pascal Hitzler, Markus Krötzsch, Sebastian Rudolph, York Sure ISBN: 978-3-540-33993-9

251. W3C: SPARQL Query Language for RDF http://www.w3.org/TR/rdf-sparql-query/

252. W3C: SPARQL Protocol for RDF http://www.w3.org/TR/rdf-sparql-protocol/

253. W3C: SPARQL Query Results XML Format http://www.w3.org/TR/rdf-sparql-XMLres/

254. W3C: SPARQL New Features and Rational http://www.w3.org/TR/sparql-features

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