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1、利用jena API查询OW本体(可以作为学习本体和jena接口的一个经典实例) 2008-05-10 15:12最近在学习本体和语义网。学习了 OWL也尝试着用了一下jena API对OWL 本体进行查询。1.本体简介本体”这个术语来自于哲学，它是研究世界上的各种实体以及他们是怎么关联的科 学。本体是对应用领域概念化的显示的解释说明，为某领域提供了一个共享通用的理解，从而无论是人还是应用系统之间都能够有效地进行语义上的理解和通讯。studer认为，本体是：共享概念模型的明确的形式化规范说明”。这包括了 4层含义：概念化(conceptualization) 通过抽象出客观世界中一些现象的相关
2、概念而得到的模型，其表示的含义独立于具体的环境状态 明确(explicit) 所使用的概念及使用这些概念的约束都有明确的定义 形式化(formal) 本体应是计算机可读的。 共享(share) 知识本体中体现的是共同认可的知识，反映的是相关领域中公认的概念集，它所针对的是团体而不是个体。本体的目标是捕获相关的领域的知识，提供对该领域知识的共同理解，确定该陋域内共同认可的词汇，并从不同层次的形式化模式上给出这些词汇和词汇之间相互关系 的明确定义。2.OWL® 介2003年7月W3C公布了 OWL Web ontology 语言的最初工作草案，2004年2月10 日,OWL正式成为 W3
3、C推荐的标准。OWL和DAML + OIL 非常相近，只有一些微小的变化。 DAML + OIL 和OWL的语义都基于描述逻辑 (descriptionlogic ,DL) 。OWL作为 W3C 推荐 的标准本体表示语言，它的最大特点是关联描述逻辑，通过对概念、概念属性及其相互间关系 的描述，构成概念的复杂关系网络，这就意味着描述逻辑推理机可以推理OWL本体。OWL有3个表达能力递增的子语言 ：OWL Lite，OWL DL，OWL Full 即。OWL Lite 提供了类层次的能 力和简单的约束能力，支持基数为0或1的基数约束，包括6个类别的语言构造子。OWL DL 在保持计算完整性(com
4、putational completeness )和可判定性(decidability)的前提下，提供了尽 可能大的表达能力，包含了 OWL的全部语言构造成分，但他们的使用受到一些限制(如一个 类可以是许多类的子类，但不能是另一个类的实例)。描述逻辑是 OWL的形式化基础，OWL DL的主要扩充是增加了布尔逻辑运算操作。OWL Full包含OWL的全部语言构造成分并取消了 OWL DL的限制，在OWL Full中一个类可以看成个体的集合 ，也可以看成是一个个 体。由于OWL Full取消了 OWL DL中的保证可计算的某些限制，在没有计算保证的语法自由的RDF上进行最大程度表达，允许一个Ont
5、ology在预定义的(RDF、OWL)词汇表上增加 词汇，从而任何推理软件均不能支持OWL FULL的所有特点，因此不存在完整的推理算法支持OWL Full的全部特性。OWL通过对概念、概念属性及其相互间关系的描述，构成概念的复杂关系网络。OWL本体的一个优点是会有能够对其做推理的工具。这些工具提供了不特定于某个主题领域的通用支持，而如果要构建一个能对一个特定的工业界标准XML Schema!故推理的系统，它往往是特定于一个领域的。构建一个可靠的和有用的推理系统不是一项简单的工作。而创建一个本体则更为容易处理。3.jena简介jena是惠普公司的一个项目，jena为应用程序开发人员提供了一套
6、java接口对本体进行操作。这样我们就可以调用jenaAPI，构建我们自己的应用程序，实现对包括 RDF OWL本体进行创建，修改，查询以及推理操作。这是一个用OW通言开发的家族本体。这是本体的数据文件下面是利用jenaAPI对查询某个人的爸爸，妈妈，兄弟，姐妹，爷爷，祖先和后代。.public class SearchFamily private final static String FATHER="father”;private final static String MOTHER="mother”;private final static String DAUGHT
7、ER="daughter”;private final static String SON="son”;private final static String SISTER="sister”;private final static String BROTHER="brother”;private final static String ANCESTOR="ancestor”;private final static String OFFSPRING="offSpring"private final static Strin
8、g GRANDPA="grandPa"private final static StringrulePath="E:programmingworkspaceOWLTestWebRootWEB-INFfamily.rules”;private final static String pre="public final static StringfileSchema="E:programmingworkspaceOWLTestWebRootWEB-INFfamilySchema.xml"public final static String
9、fileData="E:programmingworkspaceOWLTestWebRootWEB-INFfamilyData.xml"/*下面的方法，接受一个人的名字，然后构造出 sparql语句*/public static String getSearchString(String keyWords)StringBuffer sb=new StringBuffer("PREFIX fa: < #>" +"PREFIX rdfs: <http:/www.w3.org/2000/01/rdf-schema #>&quo
10、t; +"PREFIX rdf: <http:/www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> ");sb.append("SELECT ?father ?mother ?son ?daughter ?sister ?brother ?ancestor ?offSpring ?gr andPa ");sb.append("WHERE (");sb.append(" OPTIONAL (");sb.append(keyWords+" fa:hasFather ?fat
11、her ");sb.append(" .");sb.append(" OPTIONAL (");sb.append(keyWords+" fa:hasMother ?mother ");sb.append(" .");sb.append(" OPTIONAL (");sb.append(keyWords+" fa:hasSon ?son ");sb.append(" .");sb.append(" OPTIONAL (");s
12、b.append(keyWords +" fa:hasDaughter ?daughter ");sb.append(" .");sb.append(" OPTIONAL (");sb.append(keyWords+" fa:hasSister ?sister ");sb.append(" .");sb.append(" OPTIONAL (");sb.append(keyWords +" fa:hasBrother ?brother ");sb.app
13、end(" .");sb.append(" OPTIONAL (");sb.append(keyWords+" fa:hasAncestor ?ancestor ");sb.append(" .");sb.append(" OPTIONAL (");sb.append(keyWords +" fa:hasOffSpring ?offSpring ");sb.append(" .");sb.append(" OPTIONAL (");sb
14、.append(keyWords +" fa:hasGrandPa ?grandPa ");sb.append(" ");sb.append(" ");System.out.println(sb);return sb.toString();public static Map getResultsList(String keyWords,String fileSchema,String fileData,String rule)(/Model m=getModel(fileSchema, fileData);/没有使用家族规则使用了家族
15、规则if(rule=null) rule=rulePath;Model rm=getModelByRules(fileSchema, fileData, rule); /String searchString=getSearchString("fa:"+keyWords);Map map=getResultsList(searchString, rm);return map;public static Model getModel(String fileSchema,String fileData)FileManager fm=FileManager.get();Model
16、 schema = fm.loadModel(fileSchema);Model data = fm.loadModel(fileData);Reasoner reasoner = ReasonerRegistry.getOWLReasoner();reasoner = reasoner.bindSchema(schema);InfModel m = ModelFactory.createInfModel(reasoner, data);OntModel om=ModelFactory.createOntologyModel(OntModelSpec.OWL_MEM, m); return o
17、m;/*根据rule，构建 model对象*/public static Model getModelByRules(String fileSchema,String fileData,String rulePath)FileManager fm=FileManager.get();Model schema = fm.loadModel(fileSchema);Model data = fm.loadModel(fileData);/设置新的领域规则List rules = Rule.rulesFromURL(rulePath);GenericRuleReasoner rea = new Ge
18、nericRuleReasoner(rules);rea.setOWLTranslation(true); / not needed in RDFS case rea.setTransitiveClosureCaching(true);rea =(GenericRuleReasoner) rea.bindSchema(schema);InfModel m = ModelFactory.createInfModel(rea, data);OntModel om=ModelFactory.createOntologyModel(OntModelSpec.OWL_MEM, m); return om
19、;private static Map getResultsList(String searchString,Model model)(Query q=QueryFactory.create(searchString);QueryExecution qe=QueryExecutionFactory.create(q, model);ResultSet rs=qe.execSelect(); /执行查询System.out.println("rs.getReaultVars-"+rs.getResultVars();QuerySolution qs;RDFNodefather
20、,mother,son,daughter,sister,ancestor,offSpring,brother,grandPa;Map<String, Set<RDFNode>> map=new HashMap<String, Set<RDFNode>>();Set<RDFNode> father_=new HashSet<RDFNode>();Set<RDFNode> mother_=new HashSet<RDFNode>();Set<RDFNode> son_=new HashSet
21、<RDFNode>();Set<RDFNode> sister_=new HashSet<RDFNode>();Set<RDFNode> ancestor_=new HashSet<RDFNode>();Set<RDFNode> offSpring_=new HashSet<RDFNode>();Set<RDFNode> brother_=new HashSet<RDFNode>();Set<RDFNode> daughter_=new HashSet<RDFNode&
22、gt;();Set<RDFNode> grandPa_=new HashSet<RDFNode>();while(rs.hasNext()(qs= rs.nextSolution();father=qs.get(FATHER);mother=qs.get(MOTHER);son=qs.get(SON);daughter=qs.get(DAUGHTER);sister=qs.get(SISTER);ancestor=qs.get(ANCESTOR);offSpring=qs.get(OFFSPRING);brother=qs.get(BROTHER);grandPa=qs
23、.get(GRANDPA);if(father!=null)father_.add(father);if(mother!=null)mother_.add(mother);if(son!=null)son_.add(son);if(daughter!=null)daughter_.add(daughter);if(sister!=null)sister_.add(sister);if(ancestor!=null)ancestor_.add(ancestor);if(offSpring!=null)offSpring_.add(offSpring);if(brother!=null)broth
24、er_.add(brother);if(grandPa!=null)grandPa_.add(grandPa);map.put(FATHER, father_);map.put(MOTHER, mother_);map.put(SON, son_);map.put(SISTER, sister_);map.put(BROTHER, brother_);map.put(ANCESTOR, ancestor_);map.put(DAUGHTER, daughter_);map.put(OFFSPRING, offSpring_);map.put(GRANDPA, grandPa_);/ Resul
25、tSetFormatter.out(System.out, rs,q);qe.close();return map;public static void print( Map<String, Set<RDFNode>> map) Set<String> keys=map.keySet();Iterator<String> keyi=keys.iterator();String key;Set<RDFNode> l;Iterator<RDFNode> i;RDFNode r;while(keyi.hasNext()key=k
26、eyi.next();System.out.println(key+"-:");l=map.get(key);i=l.iterator();while(i.hasNext() r=i.next();if(r.isResource()(System.out.print( (Resource)r).getLocalName()+"-");if(r.isLiteral()(System.out.print( (Literal)r).getString()+"-");System.out.println();public static voi
27、d main(String args) (String keyWords="zhangxiaoli”;Map<String, Set<RDFNode>> map=getResultsList(keyWords, fileSchema, fileData,null);print(map);运行代码，可以看到 zhangxiaoli的所有亲人。其中用到的规则主要有：include <OWL>.include <RDFS>.prefix rdf: < http:/www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns #
28、>.prefix xsd: < http:/www.w3.org/2001/XMLSchema #>.prefix rdfs: < http:/www.w3.org/2000/01/rdf-schema #>.prefix owl: < http:/www.w3.org/2002/07/owl#>.prefix fa: < #>.rule1: (?X fa:hasHusband ?Y) (?X fa:isMotherOf ?Z) -> (?Y fa:isFatherOf ?Z)rule2: (?X fa:hasHusband ?Y) (?X fa:hasDaughter ?Z) -> (?Y fa:isFatherOf ?Z)rule3: (?X fa:hasHusband ?Y) (?X fa:hasDaughter ?Z) -> (?Y fa:hasDaughter ?Z)rule4: (?X fa:hasHusband ?Y) (?X fa:hasDaughter ?Z) -> (?Z fa:hasFather ?Y)rule5: (?Y fa:hasFather ?Z) (?X fa:hasFather ?Y) -> (?X fa:hasGrandPa ?Z)