sparql - 获取 protege 中的矩阵

Question

我的工作是关于推荐系统的图书馆书籍。作为输入我需要书分类本体。在我的本体论中对图书馆书籍进行分类。除了兄弟类“作者”、“书籍”、“Isbn”之外，该分类还有 14 个类别。书籍类中的个体是书籍的主题(大约600个主题)，作者类中的个体是名称的作者，也是isbn类。我用 protege 4.1 设计了这个本体。

我还手动收集了属于书籍类别的一部分。该对象属性的名称为“hasSubject”，与类别相关的各个书籍类。示例书籍“A”有主题类别“S”和“F”以及...结果我想获得属于书籍类别的矩阵。如果这本书属于某个类别，则为 1，否则为 0。如下所示:

     cat1   cat2   cat3   
book1   1      0      0   
book2   1      0      1   
book3   1      1      0  

在此示例中表示 book1 属于类别 1，不属于类别 2 和 3。我如何在 protege 中使用 sparql 来完成此工作？

Answer 1

处理固定数量的类别

给定数据，例如

@prefix : <http://example.org/books/> .

:book1 a :Book, :Cat1 .
:book2 a :Book, :Cat1, :Cat3 .
:book3 a :Book, :Cat1, :Cat2 .

您可以使用类似的查询

prefix : <http://example.org/books/>

select ?individual
       (if(bound(?cat1),1,0) as ?Cat1)
       (if(bound(?cat2),1,0) as ?Cat2)
       (if(bound(?cat3),1,0) as ?Cat3)
where {
  ?individual a :Book .
  OPTIONAL { ?individual a :Cat1 . bind( ?individual as ?cat1 ) } 
  OPTIONAL { ?individual a :Cat2 . bind( ?individual as ?cat2 ) }
  OPTIONAL { ?individual a :Cat3 . bind( ?individual as ?cat3 ) }
}
order by ?book

根据是否存在某些三元组来绑定(bind)某些变量(尽管它们绑定(bind)的特定值并不重要)以获得如下结果:

$ arq --data data.n3 --query matrix.sparql
-----------------------------------
| individual | Cat1 | Cat2 | Cat3 |
===================================
| :book1     | 1    | 0    | 0    |
| :book2     | 1    | 0    | 1    |
| :book3     | 1    | 1    | 0    |
-----------------------------------

处理任意数量的类别

这是一个似乎在耶拿有效的解决方案，尽管我不确定具体结果是否得到保证。 (更新:基于此 answers.semanticweb.com question and answer ，似乎 SPARQL 规范不能保证这种行为。)如果我们有更多的数据，例如，关于哪些东西是类别，哪些是书籍，例如

@prefix : <http://example.org/books/> .

:book1 a :Book, :Cat1 .
:book2 a :Book, :Cat1, :Cat3 .
:book3 a :Book, :Cat1, :Cat2 .

:Cat1 a :Category .
:Cat2 a :Category .
:Cat3 a :Category .

然后我们可以运行一个子查询，按顺序选择所有类别，然后为每本书计算一个字符串，指示该书是否属于每个类别。

prefix : <http://example.org/books/>

select ?book (group_concat(?isCat) as ?matrix) where { 
  { 
    select ?category where { 
      ?category a :Category 
    }
    order by ?category 
  }
  ?book a :Book .
  OPTIONAL { bind( 1 as ?isCat )              ?book a ?category . }
  OPTIONAL { bind( 0 as ?isCat ) NOT EXISTS { ?book a ?category } }
}
group by ?book
order by ?book

输出:

$ arq --data data.n3 --query matrix2.query
--------------------
| book   | matrix  |
====================
| :book1 | "1 0 0" |
| :book2 | "1 0 1" |
| :book3 | "1 1 0" |
--------------------

它更接近问题中的输出，并处理任意数量的类别。但是，这取决于每个 ?book 以相同顺序处理 ?category 的值，我不确定这是否得到保证。

我们甚至可以使用这种方法为表格生成标题行。同样，这取决于每个 ?book 以相同顺序处理的 ?category 值，这可能无法保证，但似乎在耶拿有效。要获取类别标题，我们需要做的就是创建一行，其中 ?book 未绑定(bind)，并且 ?isCat 的值指示特定类别:

prefix : <http://example.org/books/>

select ?book (group_concat(?isCat) as ?matrix) where { 
  { 
    select ?category where { 
      ?category a :Category 
    }
    order by ?category 
  }

  # This generates the header row where ?isCat is just
  # the category, so the group_concat gives headers.
  { 
    bind(?category as ?isCat) 
  }
  UNION 
  # This is the table as before
  {
    ?book a :Book .
    OPTIONAL { bind( 1 as ?isCat )              ?book a ?category . }
    OPTIONAL { bind( 0 as ?isCat ) NOT EXISTS { ?book a ?category } }
  }
}
group by ?book
order by ?book

我们得到这个输出:

--------------------------------------------------------------------------------------------------------
| book   | matrix                                                                                      |
========================================================================================================
|        | "http://example.org/books/Cat1 http://example.org/books/Cat2 http://example.org/books/Cat3" |
| :book1 | "1 0 0"                                                                                     |
| :book2 | "1 0 1"                                                                                     |
| :book3 | "1 1 0"                                                                                     |
--------------------------------------------------------------------------------------------------------

使用一些字符串操作，您可以缩短用于类别的 URI，或加宽数组条目以获得正确的对齐方式。一种可能性是这样的:

prefix : <http://example.org/books/>

select ?book (group_concat(?isCat) as ?categories) where { 
  { 
    select ?category
           (strafter(str(?category),"http://example.org/books/") as ?name)
     where { 
      ?category a :Category 
    }
    order by ?category 
  }

  { 
    bind(?name as ?isCat)
  }
  UNION 
  {
    ?book a :Book .
    # The string manipulation here takes the name of the category (which should
    # be at least two character), trims off the first character (string indexing
    # in XPath functions starts at 1), and replaces the rest with " ". The resulting
    # spaces are concatenated with "1" or "0" depending on whether the book is a
    # member of the category.  The resulting string has the same width as the
    #  category name, and makes for a nice table.
    OPTIONAL { bind( concat(replace(substr(?name,2),"."," "),"1") as ?isCat )              ?book a ?category . }
    OPTIONAL { bind( concat(replace(substr(?name,2),"."," "),"0") as ?isCat ) NOT EXISTS { ?book a ?category } }
  }
}
group by ?book
order by ?book

产生以下输出:

$ arq --data data.n3 --query matrix3.query
-----------------------------
| book   | categories       |
=============================
|        | "Cat1 Cat2 Cat3" |
| :book1 | "   1    0    0" |
| :book2 | "   1    0    1" |
| :book3 | "   1    1    0" |
-----------------------------

这几乎正是您在问题中所表达的内容。