RDF查询语言SPARQL

对知识图谱有兴趣的读者可以关注我的知乎专栏，主要介绍知识图谱的相关概念、技术，也包含一些具体实践。

前面我们已经介绍过了语义网技术栈中的RDF，RDFS/OWL。这次我们介绍最后一个核心技术标准——SPARQL（RDF，OWL和SPARQL称为语义网的三大核心技术）。RDF本质上是一种数据模型，那么我们如何在RDF上进行查询呢？类似使用SQL查询关系数据库，我们使用SPARQL查询RDF格式的数据。本文先简单介绍一下SPARQL的历史，然后结合我们实践篇的数据举几个具体的例子。

一、SPARQL

SPARQL即SPARQL Protocol and RDF Query Language的递归缩写，专门用于访问和操作RDF数据，是语义网的核心技术之一。W3C的RDF数据存取小组（RDF Data Access Working Group, RDAWG）对其进行了标准化。在2008年，SPARQL 1.0成为W3C官方所推荐的标准。2013年发布了SPARQL 1.1。相对第一个版本，其支持RDF图的更新，提供更强大的查询，比如：子查询、聚合操作（像我们常用的count）等等。

从SPARQL的全称我们可以知道，其由两个部分组成：协议和查询语言。

1. 查询语言很好理解，就像SQL用于查询关系数据库中的数据，XQuery用于查询XML数据，SPARQL用于查询RDF数据。
2. 协议是指我们可以通过HTTP协议在客户端和SPARQL服务器（SPARQL endpoint）之间传输查询和结果，这也是和其他查询语言最大的区别。

一个SPARQL查询本质上是一个带有变量的RDF图，以我们之前提到的罗纳尔多RDF数据为例：

<http://www.kg.com/person/1> <http://www.kg.com/ontology/chineseName> "罗纳尔多·路易斯·纳萨里奥·德·利马"^^string.

我们把属性值用变量代替（SPARQL中，用问号加变量名的方式来表示一个变量。），即：

<http://www.kg.com/person/1> <http://www.kg.com/ontology/chineseName> ?x.

SPARQL查询是基于图匹配的思想。我们把上述的查询与RDF图进行匹配，找到符合该匹配模式的所有子图，最后得到变量的值。就上面这个例子而言，在RDF图中找到匹配的子图后，将”罗纳尔多·路易斯·纳萨里奥·德·利马”和“?x”绑定，我们就得到最后的结果。简而言之，SPARQL查询分为三个步骤：

1. 构建查询图模式，表现形式就是带有变量的RDF。
2. 匹配，匹配到符合指定图模式的子图。
3. 绑定，将结果绑定到查询图模式对应的变量上。

二、例子

以实践篇的RDF电影数据为例，我们介绍如何利用SPARQL查询：

1. 所有的RDF三元组。
2. 周星驰出演了哪些电影？
3. 英雄这部电影有哪些演员参演？
4. 巩俐参演的评分大于7的电影有哪些？

如何查询所有数据？参照我们在第一个部分介绍的查询过程，查询所有数据即我们没有任何已知值，SPO三元组每个都是未知变量。对应的SPARQL查询语言为：

PREFIX : <http://www.kgdemo.com#>
PREFIX rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#>
PREFIX owl: <http://www