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 将关系数据转换为 RDF 格式

将关系数据转换为 RDF 格式

目的

本教程将介绍两种不同的将关系数据转换或具体化为 RDF 图形数据格式的方法。

所需时间

大约 1 个小时

主题

本教程包括下列主题：

概述
前提条件
使用基于 D2RQ 的方法

使用基于 SQL 的方法
总结
相关信息

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注：此外，您还可以在下列步骤中将鼠标放在每个单独的图标上，从而仅加载和查看与该步骤相关的屏幕截图。可以通过单击各个屏幕截图来将其隐藏。

概述

本教程将介绍两种不同的将关系型数据转换或具体化为 RDF 图形数据格式的方法。生成的 RDF 数据遵守 W3C 标准。它可由任何遵守 W3C 标准的工具或 RDF 数据存储（如 Oracle 数据库 11g）处理。

基于 D2RQ [1, 2] 的方法
基于 SQL 的方法

我们建议使用基于 D2RQ 的方法，因为 D2RQ 提供可定制的映射文件，这些文件允许用户指定 URI 的生成，从而实现跨不同的列、表、模式、甚至数据库的 URI 重用。

这里，URI 重用的意思是使用同一 URI 来表示同一资源。注意，在本教程中介绍的基于 SQL 的方法不处理转义、字符编码、换行、制表符和其他特殊字符。

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前提条件

开始本教程之前，您应该：

1.

安装 Oracle 数据库 11g 企业版。确保安装了 Oracle Spatial 11g 选件、Oracle Partitioning 选件和 Oracle Advanced Compression 选件。
2.

运行 11g 中语义技术支持所要求的步骤。按照 https://metalink.oracle.com 上以下注释中的步骤进行操作：

注释 452989.1：11g 中语义技术支持所要求的步骤
3. 安装 11.1.0.6.0 语义技术补丁。

注：如果安装了 Oracle 数据库 11.1.0.7.0 或更高版本的补丁集，则不必执行此操作。

登录到 Metalink（位于 https://metalink.oracle.com），并单击 Patches & Updates 选项卡。选择“Simple Search”，并在 Search by 下拉列表中选择 Patch Number(s)。输入补丁号 7032734。选择平台或语言。单击 GO。

要安装补丁，请阅读 jenadrv_patch_ig.txt 文件中的说明。

4. 设置数据库以支持语义网。如果没有进行设置，按照 https://metalink.oracle.com 上以下注释中的步骤进行操作：

注释 454371.1：如何设置数据库以实现语义网支持？
5. 安装 D2RQ。可以从以下站点 http://www4.wiwiss.fu-berlin.de/bizer/d2rq/ 下载它。

单击主页左侧的 Download 的链接。单击 D2RQ and D2R Server。然后单击 D2RQ API for Jena and Sesame（版本 v0.5.1）。下载 .gz 或 .zip 格式（两者都独立于平台）。

下载完成后，解压缩到您的计算机上的一个目录中。

要了解更多关于 D2RQ 和 D2R 服务器的信息，参见 http://www4.wiwiss.fu-berlin.de/bizer/d2rq/spec/。

注：对于本教程，不必查看 D2RQ 站点的文档。

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使用基于 D2RQ 的方法

本主题通过一个小示例演示 D2RQ 的使用。

在本主题中，执行以下步骤：

设置用户和表
生成 N3 格式的映射文件
使用映射文件生成 N-Triple 数据文件
可以选择更改 N3 文件以满足您的需要

设置用户和表

以下 SQL 语句创建了一个简单的员工表，该表对员工等级结构进行建模。表中插入了几个示例行。在下列主题中，您首先要使用 D2RQ v0.5.1 生成 N3 [4] 格式的映射文件。

1.

创建一个新用户 test。将 connect、resource 权限授予该用户。

以 sys 用户身份登录，然后运行以下 SQL 语句：

create user test identified by test
default tablespace users
temporary tablespace temp; 
grant connect, resource to test;

2.

以 test 用户身份连接。创建一个简单的表 emp 对员工等级结构进行建模。

要创建 emp 表，运行以下语句：

conn test/test
create table emp (ID integer primary key,
                 name varchar2(30),
                 sex varchar2(1),
                 birth_year int,
                 report_to integer
                );
3.

在 emp 表中插入几个示例行。运行以下 INSERT 语句：

insert into emp values(1, 'John', 'M', 1980, 2); 
insert into emp values(2, 'Mary', 'F', 1981, 3);
insert into emp values(3, 'Jack', 'M', 1982, 3);

使用以下命令提交插入的行：

commit;

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生成 N3 格式的映射文件

在以下步骤中，您将使用 D2RQ v0.5.1 生成 N3 格式的映射文件。

1.

从此处下载 batch_files.zip。将两个批处理文件（gen_map.bat、dump_rdf.bat）解压缩至您本地计算机上的文件夹中。

打开 gen_map.bat 文件，编辑该文件以根据您的设置对其进行自定义。

通用语法（d2rq.generate_mapping 类）：

<jdk_path>\bin\java –classpath <classpath> d2rq.generate_mapping
-u <username>
-p <password>
-d oracle.jdbc.driver.OracleDriver 
jdbc:oracle:thin:@HOSTNAME:PORT:SID > output_file.n3


检查 gen_map.bat 文件中的以下组件：

%ORACLE_HOME%\jdk\bin\java 这是 jave 可执行文件。很可能不需要修改它。确保已设置 ORACLE_HOME。
<ORACLE_HOME>\jdbc\lib\ojdbc5.jar 这是 Oracle 的 jdbc 的 jar 文件。使用您的 ORACLE_HOME 字符串值替换。
<PATH_TO_D2RQ>\d2rq-0.5.1 这是 D2RQ 的安装目录。使用您在其中解压缩 D2RQ 的目录替换。在所有出现的地方完成替换。
d2rq.generate_mapping 这是您使用的 D2RQ 主类。不要更改它。
-u test -p test 假定用户名和口令为 test，不要更改它。
-d oracle.jdbc.driver.OracleDriver 这是 jdbc 连接至数据库所使用的类。不要更改它。
jdbc:oracle:thin:@hostname:port:SID > employee.n3

这是 jdbc 数据库连接。

将 hostname 更改为您的计算机名称。将 port 更改为您的监听器端口。将 SID 更改为您的实例 SID。

employee.n3 为输出文件的名称，保持不变。

注：应根据您的设置编辑以红色三角形标记的占位符。文件中多次出现 <PATH_TO_D2RQ>。确保正确替换它们。
2.

打开一个命令窗口。转至您在其中保存了 gen_map.bat 文件的文件夹。运行该批处理文件。它输出一个使用 N3 语法编码的映入文件 employee.n3。 

Note: Before you run this batch file, ensure ORACLE_HOME is set.

注：在 Windows 环境中执行批处理文件时，默认在 >employee.n3 前添加“1”。编辑 gen_map.bat 文件时，不要在 >employee.n3 前添加“1”。

这将在您从中运行批处理文件的文件夹中生成 employee.n3 文件。

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使用映射文件生成 N-Triple 数据文件

您可以更改 N3 格式文件，但在本教程中，您将直接使用它，通过以下步骤生成 RDF 文件（n-triple 格式）。注意 N-TRIPLE 为指定输出格式。而且提供了基 URI，用于解析相关 URI 模式。

1.

打开 dump_rdf.bat。根据您的设置，编辑文件以进行自定义。

通用语法（d2rq.dump_rdf 类）：

<jdk_path>\bin\java -classpath <classpath> d2rq.dump_rdf
-u <username>
-p <password>
-d oracle.jdbc.driver.OracleDriver
-j jdbc:oracle:thin:@HOSTNAME:PORT:SID
-m employee.n3
-f N-TRIPLE
-b http://test.com/
> emp_table.ntriple

除前一主题第 1 步显示的组件外，其他组件为：

d2rq.dump_rdf 这是用于转换的主要 Java 类。
-f N-TRIPLE 这是输出格式。不要更改它。
-b http://test.com/ 这是基 URI。对于本教程，不要更改它。

注意，在这种情况下，在 jdbc:oracle:thin:@hostname:port:SID 行的前面，您需要添加一个在以前的 java 命令中不要求的 -j 参数。

注：应根据您的设置编辑以红色框标记的占位符。文件中多次出现 <PATH_TO_D2RQ>。确保正确替换它们。

2.

在命令窗口中，转至您在其中保存了 dump_rdf.bat 文件的文件夹。运行该批处理文件。

注：确保 ORACLE_HOME 设为相应的路径后再运行批处理文件。

注：在 Windows 环境中执行批处理文件时，默认在 >emp_table.ntriple 前添加“1”。编辑 emp_table.ntriple 文件时，不要在 >emp_table.ntriple 前添加“1”。
3.

在记事本中打开生成的 emp_table.ntriple 文件。屏幕截图显示了输出。

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可以选择修改 N3 文件以满足您的需要

根据您的应用程序的要求，可以接受这些生成的三元组。但是，情况并不总是这样。例如，可以对首个三元组作出一个明显的改进。它使用类型文字作为“report_to”属性（关系）的对象值，该属性对应于关系表中的原“report_to”列。对于“report_to”属性的对象值（在上面屏幕截图中用红框高亮显示），不要使用普通的十进制数值，而是使用 URI 更为合适，这样生成的三元组集将组成更为有效的链接图。

1.

在记事本中打开 employee.n3 文件。在映射文件 employee.n3 中查找以下描述：

map:EMP_REPORT_TO a d2rq:PropertyBridge;

替换以下整个描述：

从：

map:EMP_REPORT_TO a d2rq:PropertyBridge;
d2rq:belongsToClassMap map:TEST_EMP;
d2rq:property vocab:EMP_REPORT_TO;
d2rq:column "TEST.EMP.REPORT_TO";
d2rq:datatype xsd:decimal;


替换为：

map:EMP_REPORT_TO a d2rq:PropertyBridge;
d2rq:belongsToClassMap map:TEST_EMP;
d2rq:property vocab:report_to;
d2rq:uriPattern "TEST.EMP/@@TEST.EMP.REPORT_TO@@";

屏幕截图高亮显示的文本将类型文字更改为 URI，作为对象值。

保存此文件。

2.

重新运行 dump_rdf.bat 批处理文件，生成包含以下代码片段的新 N-Triple 文件。

较之使用默认的映射文件生成的文件，三元组无疑能更好地对原关系数据进行建模。

检查屏幕截图。

如果您不满意 URI 中包含模式名称（如上面代码片段中所示的“TEST”）的情况，可以更改映射文件以跳过模式名称。参见 D2RQ 文档了解详细信息：http://www4.wiwiss.fu-berlin.de/bizer/d2rq/spec/

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使用基于 SQL 的方法

SQL 语句可用于从关系型表中直接生成 RDF 数据。您可以编写简单的查询以生成用于捕获“report_to”关系的三元组。

在本主题中，执行以下步骤：

使用 SELECT 语句
在 SELECT 语句中使用 UNPIVOT

使用 SELECT 语句

1.

使用 test/test 用户名/口令连接。

运行以下简单的查询以生成用于捕获“report_to”关系的三元组。

注：以下 SQL 非常简单。然而，它对于确保生成的数据遵守 N-Triple 语法是很重要的。参见 http://www.w3.org/TR/2004/REC-rdf-testcases-20040210/ 上的 RDF 测试用例文档的第三部分，了解清楚说明的语法。 

select  '<http://test.com/TEST.EMP/' || ID || '> ' 
         || '<http://test.com/vocab/report_to> ' 
         || '<http://test.com/TEST.EMP/' || REPORT_TO || '> '
         || ' .'
from emp;

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在 SELECT 语句中使用 UNPIVOT

1.

按照同一方法，您可以编写单独的 SELECT 语句为每个相关列生成三元组。

如果关系型表中有多个列，这一过程会变得单调乏味。一个更为简洁的方法是使用 UNPIVOT 从多个列中将值移到多个输出行中。

例如，下面的 SQL 将四个列（ID、REPORT_TO、BIRTH_YEAR、NAME） unpivot 为四个单独的行，每行表示一个三元组。

运行以下语句：

col subject format a33
col object format a33

select * from (
   select '<http://test.com/TEST.EMP/' || id || '>' as subject,
           to_char(id) as id,
           to_char(report_to) as report_to,
           to_char(birth_year) as birth_year,
           name as name
   from emp
  )
 UNPIVOT (object for predicate 
    in (id as 'ID',
        report_to as 'REPORT_TO',
        birth_year as 'BIRTH_YEAR',
        name as 'NAME'
       ));

前一屏幕截图中的每行映射至三个列值中每个列值的单个三元组。

可能需要进行其他的数据处理，包括相应的 URI/文字生成、实际的字符转义和 N-Triple 格式遵守。

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总结

在本课程中，您学习了如何执行下列任务：

使用基于 D2RQ 的方法将关系型数据转换或具体化为 RDF 图形数据格式。
使用基于 SQL 的方法将关系型数据转换或具体化为 RDF 图形数据格式。

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相关信息

D2RQ 一般信息：http://www4.wiwiss.fu-berlin.de/bizer/d2rq/

D2RQ 用户手册和语言规范：http://www4.wiwiss.fu-berlin.de/bizer/d2rq/spec/

RDF 测试用例：http://www.w3.org/TR/2004/REC-rdf-testcases-20040210/
注解 3 (N3)：http://www.w3.org/DesignIssues/Notation3.html

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将鼠标置于该图标上可以隐藏所有的屏幕截图。

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