RDF概念及语法.doc

RDF概念及语法资源描述框架 (Resource Description Framework，RDF)是一种用于表示Web上信息的框架。2. 动机和目标RDF有一个抽象语法体现了一个简单的基于图的数据模型，还有一个具有一个严格定义的蕴涵概念的形式语义，为RDF数据中的演绎推理提供了一个基础。2.1 动机RDF的发展被如下的一些应用所驱动，包括：l Web元数据：提供了关于Web资源和使用Web资源的系统的信息(例如：内容分级，性能描述，个人偏好，等等)。l 需要开放而非封闭的信息模型的应用(例如：活动安排，描述组织流程，Web资源的标注，等等)。l 正如万维网为超文本做的那样，为机器可处理的信息(应用程序数据)做同样的事：允许数据在创建它的特定环境以外被处理，且以一种能扩展到互联网的方式被处理。l 应用之间的互操作：合并来自单个应用的数据构成新的信息。l 软件Agent对Web信息的自动化处理：Web由仅有易于人类阅读的信息转变为一个世界范围的协同程序的网络。RDF为这些程序提供了一种世界范围的标准语言。RDF的设计目的是能以最低限度的约束，灵活地描述信息。它可以用于独立的应用，其中单独设计的数据格式可能更为直接和易于理解，但RDF的通用性使得数据的共享能提供更大的价值。.当信息被整个Internet中越来越多的应用程序接受时，信息也在不断的增值。2.2 设计目标RDF的设计试图达到如下几个目标：l 有一个简单的数据模型：RDF有一种便于应用程序处理和操作的简单数据模型。这个数据模型独立任何特定的序列化语法。l 有形式化的语义和可证明的推论：RDF有一个形式化的语义，它为对关于RDF表达式的含义的推理提供了一个可靠的基础。特别地，它提供了一个严格定义的蕴涵概念，从而为在RDF数据中定义可靠的推理规则奠定了基础。l 使用一个基于URI的可扩展词汇集：基于具有可选的片段标识符(URI 引用，或URIrefs)的URIs，词汇集是完全可扩展的。URI引用在RDF中被用来命名所有类别的事物。在RDF数据中出现的另一种值是文字。l 使用一种基于XML的语法：RDF有一个XML序列化格式的推荐标准RDF-SYNTAX (/TR/rdf-concepts/#ref-rdf-syntax)，它可用来编码应用中信息交换所用的数据模型。l 支持XML Schema数据类型的使用：RDF可以使用根据XML Schema数据类型XML-SCHEMA2 (/TR/rdf-concepts/#ref-xml-schema2)表示的数值，因此有助于在RDF和其他XML应用程序中信息的交换。l 允许任何人发表关于任何资源的陈述：为了推动在互联网层次上的操作，RDF是一种允许任何人发表关于任何资源陈述的开放的框架。一般说来，不假设关于任何资源的所有信息都是可用到的。RDF并不阻止任何人发表那些毫无意义或者有悖于其他陈述，或有悖于人们看到的世界的声明。那些使用了RDF的应用程序的设计者应该了解这一点，并使设计的应用程序能够容忍不完全或是不协调的信息。3. RDF 概念RDF使用如下的关键概念：l 基于图的数据模型在RDF中任何表达式的基本结构是一个三元组的集合，每个三元组由一个主体、一个谓词和一个客体组成。一系列这样的三元组被称为RDF图（(/TR/rdf-concepts/#section-Graph-syntax)），这可以用具有一个节点和有向边的图来表示，在图中每个三元组用一个节点-边-节点的连接表示（故称之“图“）。每个三元组表示由节点连接表示的事务之间的关系一个陈述。每个三元组有三部分：一个主体 (/TR/rdf-concepts/#dfn-subject)，一个客体 (/TR/rdf-concepts/#dfn-object)，和一个谓词 (/TR/rdf-concepts/#dfn-predicate)（也称为属性 (/TR/rdf-concepts/#dfn-property)），它表示一个关系。边的方向很重要：它总是指向客体。RDF图的节点 (/TR/rdf-concepts/#section-Graph-Node)是它的主体和客体。RDF三元组的断言说明一些关系，这是由谓词表示的，在三元组的主体和客体表示的事物之间的关系。RDF三元组的断言的总和就是断言图中所有的三元组，因此RDF图的含义就是对应所有图中三元组包含的陈述的关联（逻辑合取）。l 基于URI的词汇识：一个节点可以是一个URI跟随一个可选片断标识（URI reference (/TR/rdf-concepts/#dfn-URI-reference)，或 URIref)，文字，或是空节点（无单独的标识形式）。属性是“URI引用。（查看URI (/TR/rdf-concepts/#ref-uris)，作为节点的一个URI应用或文字标识了这个节点表示的事物。作为谓词的一个URIref标识了由它连接的节点表示的事物之间的关系。一个谓词URIref在图中也可能作为一个节点。一个空节点 (/TR/rdf-concepts/#dfn-blank-node)既不是一个URI引用也不是文字。在RDF抽象语法中，一个空节点只是一个独特的节点，可以用在一个或多个RDF陈述中，但是没有内在的名字。有一个惯例用于RDF图的一些线性表达方式中：即通过空节点标识符，允许多个陈述引用同一个未标识的资源，它是一个和所有URIs和文字不同的本地标识符。当合并图的时候，为了保留空节点的含义，那么不同图中的空节点必须保持不同，这可能会导致重新分配空节点标识符。注意，这些空节点标识符并不是RDF抽象语法的一部分，而且包含空节点的三元组的表示完全依赖于特定的所用具体语法。 l 数据类型： 数据类型被RDF用来表示数值，如整数、浮点数数字和日期。一个数据类型由一个词法空间，一个值空间和一个词法-到-值的映射组成，查看第5节 (/TR/rdf-concepts/#section-Datatypes)。例如，对XML Schema的数据类型xsd:boolean的词法-到-值映射，其中值空间的每个成员（这里由T和F和表示）具有两个词法表达，如下所示：值空间 T, F 词法空间 0, 1, true, false 词法-到-值映射 , , , RDF仅预定义一个数据类型rdf:XMLLiteral (/TR/rdf-concepts/#dfn-rdf-XMLLiteral)，用来把XML嵌入到RDF中。在RDF中没有内建的数字概念，或是日期，或者其他普通数值，相反，RDF允许独立的定义数据类型，且应用URI来标识。预定义的XML Schema数据类型XML-SCHEMA2 (/TR/rdf-concepts/#ref-xml-schema2) 就是为了这个目的，且希望能广泛的应用。RDF没有提供定义新数据类型的机制，XML Schema数据类型 XML-SCHEMA2 (/TR/rdf-concepts/#ref-xml-schema2) 提供了可扩展的框架，适合定义用在RDF中的新数据类型l 文字： 文字用以通过一种词法表示的形式表示一些值，例如数字和日期。任何可以用文字表示的事物都可以用URI来表示，但使用文字往往更方便和直观。一个文字可能是一个RDF陈述的客体，但不是主体或者谓词。文字可以是平凡的也可以是类型的:一个平凡文字 (/TR/rdf-concepts/#dfn-plain-literal)是结合一个可选的语言标签的字符串。这可能用在自然语言中的纯文本。正如RDF形式化语义RDF-SEMANTICS (/TR/rdf-concepts/#ref-rdf-semantics)中推荐的，这些平凡文字是自我表达的。一个类型文字 (/TR/rdf-concepts/#dfn-typed-literal)是由一个字符串和一个数据类型URI组合起来的。它表示了确定的数据类型的值空间的一部分，其中这个值空间是通过对文字字符串应用词法到值的映射得来的。可以通过使用XML Schema数据类型xsd:boolean定义的类型文字是：类型文字 词汇值映射 值 T T F F 对于可能包含标记的文本，用类型文字带类型rdf:XMLLiteral (/TR/rdf-concepts/#section-XMLLiteral)。如果需要语言注解，必须显式的作为标记，一般通过 xml:lang属性。XHTML (/TR/rdf-concepts/#ref-xhtml)也可能通过这种方式包含在RDF中。在后面这种情况（XHTML），需要额外的span或者div元素有xml:lang或者lang属性。l XML序列化语法： l 简单事实的RDF表达法：一些简单事实表达了两个事物之间的关系。这样的事实可以用一个RDF三元组表示，其中用谓词命名事物的关系，主体和客体指代两个事物。类似的事实表达可能在关系数据库中用表中的一行表示。该表具有两列，相对应着RDF三元组中的主体和客体。表名对应于RDF三元组中的谓词。更多的类似表示可能是一阶逻辑中的一个二元谓词。关系数据库允许一个表有任意多个列，表中表示信息的一行对应于一阶逻辑中的有任意元的谓词。这样的行，或者谓词，为了便于表达必须分解为RDF三元组。一个简单分解的形式引入一个新的对应于行的空节点，而且为行中的每个单元引入一个新三元组。每个三元组的主体是一个新的空节点，谓词相当于列名，客体对应于单元中的值。新的空节点也可以有一个rdf:type类型的属性，它的值对应于表名。一些简单事实表达了两个事物之间的关系。这样的事实可以用一个RDF三元组表示，其中用谓词命名事物的关系，主体和客体指代两个事物。类似的事实表达可能在关系数据库中用表中的一行表示。该表具有两列，相对应着RDF三元组中的主体和客体。表名对应于RDF三元组中的谓词。更多的类似表示可能是一阶逻辑中的一个二元谓词。关系数据库允许一个表有任意多个列，表中表示信息的一行对应于一阶逻辑中的有任意元的谓词。这样的行，或者谓词，为了便于表达必须分解为RDF三元组。一个简单分解的形式引入一个新的对应于行的空节点，而且为行中的每个单元引入一个新三元组。每个三元组的主体是一个新的空节点，谓词相当于列名，客体对应于单元中的值。新的空节点也可以有一个rdf:type类型的属性，它的值对应于表名。该信息可能对应于表“STAFFADDRESSES”中的一行，STAFFID是表的主键，STREET， STATE， CITY和POSTALCODE是其他的列。因而，用RDF表示更复杂的事实，需要用简单的二元关系中的“合取”（逻辑AND)。RDF不支持“取非”（NOT)或“析取”（OR)的表示。RDF通过使用可扩展的基于URI的词汇集，它提供了表达任意主体的事实的能力：如对特定的具名事物的具名属性的断言。一个URI可以为任意可以命名的事物而构造，所以RDF事实可以是关于任何事物的。l 蕴涵：RDF中关于含义和推理的概念的基础是形式化的蕴涵”概念。简单的说，一个RDF表达式A蕴涵另一个RDF表达式B，如果在世界上任何一个可能的使A为真的事物安排也使B为真。在这个基础上，如果假定或者证明A为真，则可以推断出B为真。4. RDF词汇集URI和名字空间(标准)RDF用URI引用来表示资源和属性。有几个URI引用在RDF中有特定的含义。明确说来，由以下字符串起始的URIref是由RDF规范定义的：/1999/02/22-rdf-syntax-ns# (通常关联的名字空间前缀是rdf:) 用于RDF/XML 序列化时，这个URI前缀对应着关联到RDF词汇集术语的XML名字空间的名字XML-NS (/TR/rdf-concepts/#ref-namespaces)。备注： 这个命名空间的名字和用于以前的RDF推荐标准 RDF-MS (/TR/rdf-concepts/#ref-rdf-ms)的名字一样。5. 数据类型 (标准)RDF中所用的数据类型抽象定义同XML Schema 第二部分：“数据类型”XML-SCHEMA2 (/TR/rdf-concepts/#ref-xml-schema2)所用的抽象定义相同。数据类型由一个词法空间，一个值空间和一个“词法-到-值”的映射组成。数据类型的“词法空间”是一个UnicodeUNICODE (/TR/rdf-concepts/#ref-unicode)的字符串集合。数据类型的“词法-到-值”的映射是一个序偶对集合，序偶对的首元素属于“词法空间”，序偶对的第二个元素属于“值空间”：词法空间的每个成员都确切地配对（映射）到一个值空间的成员。值空间的每个成员都可以配对到词法空间(那个值的词法表示）的任意数量的成员（包括0个成员)。一个数据类型由一个或者多个URI引用标识。即使没有用XML Schema的术语定义，RDF可以使用任何数据类型的定义，只要这个定义遵从这个抽象定义。某些XML Schema中的内置数据类型不适合在RDF中采用。例如，QName (/TR/2001/REC-xmlschema-2-20010502/#QName)数据类型在映射过程中，需要一个领域内命名空间的声明，因此不推荐在RDF中使用。RDF-SEMANTICS (/TR/rdf-concepts/#ref-rdf-semantics)文档中有关于XML Schema内置数据类型的更详细讨论 (/TR/2004/REC-rdf-mt-20040210/#dtype_interp)。备注：当一个数据类型用XML Schema定义：所有值都对应一些词法形式，要么是使用数据类型的词法-到-值映射，要么它便是一种使用关联到一种数据类型元素的联合数据类型。XML Schema保留了数据类型的刻面(facet)，被XML Schema机制用来控制词空间和值空间；但是，RDF没有定义一个标准的机制来访问这些刻面（facet）。在XML-SCHEMA1 (/TR/rdf-concepts/#ref-xml-schema1)中，空白范式化(white space normalization) (/TR/2001/REC-xmlschema-1-20010502/#section-White-Space-Normalization-during-Validation)发生在根据空白刻面(whiteSpace facet) (/TR/2001/REC-xmlschema-2-20010502/#rf-whiteSpace)值地验证 (/TR/2001/REC-xmlschema-1-20010502/#key-vn)过程中。“词法-到-值”的映射在这之后RDF数据类型化中采用，故RDF数据类型化不受空白刻面的影响。6. 抽象语法 (标准) RDF的抽象语法是一个三元组的集合，称为RDF图。RDF图之间的等价性。等价性的定义在RDF测试用例RDF-TESTS (/TR/rdf-concepts/#ref-rdf-tests)规范中是必需的。实现注意： 这个抽象语法是定义形式语义的语法基础。实现者可以随意选择任意表示RDF图的其他等价形式。作为一个例子：在RDF图中，数据类型为rdf:XMLLiteral的类型文字可以用非规范的格式表示，也可以用在比较这两个文字过程中规范化后的格式。在这个例子中，这个比较可以在语法结构中进行，也可以在他们在论域中的指派中进行。6.1 RDF三元组 一个RDF三元组(triple)包含了三个部分：主体，它是一个RDF URI 引用 (/TR/rdf-concepts/#dfn-URI-reference) 或一个空节点 (/TR/rdf-concepts/#dfn-blank-node) 谓词，它是一个RDF URI引用 (/TR/rdf-concepts/#dfn-URI-reference) 客体，它是一个RDF URI引用 (/TR/rdf-concepts/#dfn-URI-reference)，一个文字 (/TR/rdf-concepts/#dfn-literal)或一个空节点 (/TR/rdf-concepts/#dfn-blank-node) 一个RDF三元组通常以主体，谓词，客体的顺序书写。谓词也被称为三元组中的属性。6.2 RDF图 一个RDF图(graph)是一个RDF三元组的集合。一个RDF图的节点 集合是图中的三元组的主体和客体的集合。6.3 图的等价性两个RDF图G和G是等价的，如果在两个图的节点集合之间存在一个一一对应(bijection)M，使得：M把空节点映射为 空节点。 对任意G中节点的RDF文字 (/TR/rdf-concepts/#dfn-literal)lit，M(lit)=lit 。 对任意G中节点的RDF URI引用 (/TR/rdf-concepts/#dfn-URI-reference) uri， M(uri)=uri 。 三元组( s, p, o ) 在G中，当且仅当三元组( M(s), p, M(o) ) 在G中。 在这个定义下，映射M显示了G中的每个空节点是怎样可以被G的新空节点替换的。6.4 RDF URI引用一个RDF图中的URI引用（一个RDF URI引用）是一个满足下列条件的Unicode字符串UNICODE (/TR/rdf-concepts/#ref-unicode)，满足： 不包含任何控制字符 ( #x00 - #x1F, #x7F-#x9F) 将生成一个有效的URI字符序列。在采用下列编码方法时，它是一个具有可选片段标识符的绝对URI。该编码方法为： 将Unicode字符串编码为UTF-8，给出一个由八位字节构成的序列。 对于无对应US-ASCII字符的八位字节，用%对它们进行转义处理。必须用%转义的非法八位字节包含所有那些无对应US-ASCII字符的字符、以及在URI (/TR/rdf-concepts/#ref-uris)的2.4节中列出的禁用字符，但数字符（#）、百分符（%）和方括号字符不在此列（虽然它们出现在禁用字符列表中，但在RFC-2732 (/TR/rdf-concepts/#ref-rfc-2732)中被重新允许出现）。对于非法的八位字节，必须对它们进行转义处理（也就是转换为%HH形式，其中HH为八位字节所对应的2位十六进制数字）。两个RDF URI引用是等价的，当且仅当它们的Unicode字符串中的字符个个相等。注意： RDF URI引用与XML Schema 数据类型XML-SCHEMA2 (/TR/rdf-concepts/#ref-xml-schema2)中定义的anyURI是相容的，因为RDF URI引用被限定为绝对URI引用而不是相对URI引用。注意： RD