第8卷 第7期 2008年4月167121819(2008)721831204
科 学 技 术 与 工 程怎么和妹子聊天
Science Technol ogy and Engineering
Vol .8 No .7 Ap r .2008
Ζ 2008 Sci .Tech .Engng .
满的成语OWL 本体存储的分析与应用
王 乐 张建军
3
(西北大学信息科学与技术学院，西安710127)
摘 要 知识本体是共享概念的明确形式规范说明，本体合理有效地存储是保证本体共享利用的前提，通过给出OWL 本体和关系数据库模式的形式定义。在分析了OWL 本体和关系数据库模式之间概念对应的基础上，通过对现有本体存储模式的分析，给出了一种本体存储模式的设计原则，应用动体的存储实
例表明存储实现简单，查询实验表明查询检索效率有一定提高。
关键词 OWL 本体 语义web 关系数据库模式 模式转换中图法分类号 TP311.131; 文献标志码 A
2007年11月26日收到
第一作者简介：王 乐(1983—)，男，陕西西安人，西北大学信息科学与技术学院硕士研究生，研究方向：网络应用技术。E 2mail:wan 2
。
3通信作者简介：张建军，男，陕西西安人，西北大学计算机学科硕士生导师，研究方向：计算机网络应用及安全，计算机体系结构。
使用本体(Ont ol ogy )来获取某一领域的知识，本体描述该领域的概念，以及这些概念之间的关系。目前有很多种不同的本体语言，它们各有千秋，而W 3C (World W ide W eb Cons ortium )目前的最新标准是OWL 。OWL 让描述各种概念成为可能，与此同时，它还提供了其他很多功能。它具有更丰富的操作符———例如与、或和非；它立足于一个不同的逻辑模型(l ogical model )，该模型能够更好地定义概念，可以从简单概念构造出复杂的概念；不仅如此，该模型还允许使用推理机(reas oner )来检
查本体中的陈述(state ment )和定义(definiti on )是否一致，或者判断出哪个概念更适合于哪个概念，从而维护一个正确的本体等等。当允许一个类(Class )拥有多个父类的时候，这一点至关重要。典型的本体一般由一组概念、描述概念特征的属性、概念之间的关系、概念和属性之间的约束来表示静态的领域知识，这在本质上决定了本体可以借助较成熟的关系数据库技术来完成本体存储、查询等工作。萧索的拼音
1 本体描述语言
本体主要是面向计算机的，因此，在描述手段上更加强调明确而无歧义。近年来，为了适应W eb 的开放性，本体描述语言的发展历经了RDF 、RDFS 、O I L 、DAML 2ONT 、O I L +DAML 、OWL 。与传统的基于
人工智能的本体描述语言相比，这些语言的共同点都是基于X ML 的。虽然在实际中这些语言都体现了本体的基本结构，但是它们在表达能力上仍然有许多差别。由于X ML 只是定义了语法的标准，而无法表示清晰的语义，因此产生了各种本体语言。
OWL 本质上是一种特殊的RDF .而RDF 可以
看成是一组三元组，每个三元组由一个主体、一个属性名和一个客体组成。一些带有属性的类通过OWL 概要定义，给出对应于其它表示方法的类型和
分类。所有的类都是owls:Class 的子类，通过owls:subClass Of .类之间可以有继承关系。Owls:Pr operty
用于定义类的属性。属性是类的资源。属性通过
o wl:domain,owl:range 等定义语义。Owls:subPr op 2erty Of 指定属性间的继承关系。OWL 对象的这些特
点使之在某些方面类似于面向对象技术。在数据库中存储OWL 数据时，可以参考已经用于O0和X ML 的方法来决定数据表的概要。
2 从OWL本体到关系数据库模式的转换
2.1 OWL本体和关系数据库模式简介
一个OWL本体由一个词汇表(vocabulary)和一组公理(axi om)组成。OWL语言有两种语法格式: (a)交换语法(exchange syntax)，即RDF/X ML语法，将一个OWL本体表示成RDF三元组的集合，以便在W eb上发布和共享本体;(b)抽象语法(abstract syntax)，即框架风格的语法，关于一个类或属性的一组信息用一个大的构造子来表示，以便本体用户理解和评价本体。两种语法格式表示的同一个OWL本体的语义是等价的，仅由其底层的RDF三元组唯一决定。
一个关系数据库模式由一组关系模式组成，其中包含数据库的基表结构和完整性约束两部分.基表结构定义了关系(表)的结构、属性(列)及其数据类型与长度等；完整性约束定义了语义施加在数据上的约束，在此，仅考虑主键/唯一列和外键约束。
2.2 从OWL本体到关系数据库模式的转换
实体2联系(ER)模式到关系数据库模式的转换规则基于它们之间的概念对应，根据已抽象出的ER 模式与OWL本体间的概念对应关系，很容易给出OWL本体与关系数据库模式间的对应关系。下面表1和表2分别表示OWL本体与关系数据库模式之间元素的对应关系和OWL本体与关系数据库之间数据类型的对应关系。
表1 OWL本体与关系数据库模式之间元素的对应关系
OWL本体的元素关系数据库模式中的元素
类表
以一个类为定义域的数据类型属性及其X ML模式数据类型；表的非外键列及其相应的预定义数据类型;
以一个类为定义域的一个或多个数据类型属性如果是函数属性；其中一个列声明为定义域类所对应的表(实体表)的主键，其他列声明为唯一列;
类1与类2之间的一对互逆的对象属性，类1与类3之间的一对互逆的对象属性，且类2和类3中都有函数属性；类1对应的表为联系表，其中添加一个引用类2对应的表(实体表)主键的外键以及一个引用类对应的表(实体表)主键的外键，并将这两个外键组成这个联系表的复合主键;
类1与类2间的子类一超类关系，即类1是类2的子类。在类l对应的表中添加一个主键列，且这个列同时成为引用类2对应的表的主键的一个外键。
破碎的爱情表2 OWL本体与关系数据库之间数据类型的对应关系
数据类型OWL本体中数据类型属性的
值域(X ML模式数据类型)
关系数据库中列的数据类型
数据值xsd:deci m alxsd:integer
xsd:short
xsd:fl oat
xsd:double
NUMER I C/DEC I M AL/DEC转换时取NUM ER I C
I N TEGER/I N T，转换时取I N TS MALL I N T
F LOAT/RE AL，转换时取F LOAT
DOUBLE PREC I SI O N
字符型xsd:string CHAR/VARCHAR/TEXT转换时取TEXT
日期类型xsd:dataTi m e
千层饼的家常做法xsd:data
xsd:ti m e
DAT ATI M E
DAT A
TI M E
布尔型xsd:boolean BOOLE AN
2381科 学 技 术 与 工 程8卷
3 本体存储模式设计
现以一个动物的OWL 本体为实例来分析OWL 本体的存储问题。与早期本体描述语言相比,OWL 具有更强的描述能力，它引入了更多的本体描述词汇，例如:Class,p r operty,individual,subClass Of,sub 2Pr operty Of,equivalent Class,equivalentPr operty,differ 2entFr om 等。这些词汇扩展了语言的查询及推理能
力，但在存储时必须要合理保存本体类、属性及它们之间的关系，同时要注意关系表的维护、查询连接效率及存储空间等问题，因此在设计存储模式时，应在存储空间、访问时间及推理查询时间等方面取得平衡。
3.1 动物本体的关系图
笑话大全爆笑图片以动物本体为例给出其关系图(图2)
。
图1 动物本体的关系图
3.2 本体存储模式设计
(1) OWL 使用UR I 来唯一地标识本体中的
资源，而UR I 是由na mes pace 和l ocalna me 组成的，设计一张表T 2res ource 将资源UR I 、资源名称记录下来，并添加字段type 记录资源的三种不同类型，以方便对本体信息的索引，从而提高查询效率。
(2) 分别设计表T 2domain 和T 2range 记录属
性的domain 和range 信息。
(3) OWL 使用subClass Of ,subPr operty Of ,equivalent Class 和equivalent Pr operty 来描述类(或
属性)之间的基本关系(层次关系和等价关系)。在OWL 本体中经常需要查询这些关系，所以将这
些信息分别组织在单独的表T 2subclass,T 2equclass,
T 2subp r op,T 2equp r op 中，从而提高对相应关系查询
的效率。
(4) 将不经常使用的关系(sa melndividual A s,differentFr om ,alldifferent 等)组成一张表T —s pecRe 2lati on，以保证关系的完整，又提高存储的效率，并使
得以后的维护方便(当添加新的关系时，只需添加元组信息，不需要改动表的模式)。
(5) OWL 中将一个类看作是一组实例的集
合，实例和类之间的隶属关系是一种重要的关系，因此使用表T 2inst of 来描述一个实例属于哪个类。关于每个实例的属性值，采用基于三元组的存储思想，将一个实例在一个属性上的取值作为表T 2in 2stval 的一个元组。因为本体中实例及其属性值的
更新是经常发生的，采用这种存储方式可以保持表结构的稳定性，即对实例的更新只需要修改表中的元组。
(6) 设计一张表T —restricti on 记录对属性的
各种约束。为说明属性值的范围在其中特别设置了Value 字段，它与restricti on 字段配合即可比较清楚地表明属性的取值情况。
根据以上设计，就可以很方便的把动物O WL 本体中的各元素以及它们之间的关系存储在各表中。
5 结束语
通过动物本体实例的查询实验表明效率较高，说明本体存储的设计是可行的。对OWL 本体存储模式做了一定的分析和研究，并且设计出了一种可行的存储模式，但没有讨论如何在该模式上运用一些优化措施，进一步提高查询的效率，这也是未来研究的重点。
参 考 文 献
1 Motik B.UK,B ridging the gap bet w een OWL and relati onal databas 2
es .University of ManchesterManchester,WWW 2007/Track:Se 2mantic W eb
2 Lee C,Helal S .Pr ot ocols for rvice discovery in dyna m ic and mobile
net w orks .I ntl J,of Computer Rearch,2002;11(1):1—12
3
3817期王 乐:OWL 本体存储的分析与应用
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10 OWL.htt p://www.w3/tr/owl2ref.
Ana lysis and Appli ca ti on of OWL On tology Storage
WANG Le1,Z HANG J ian2Jun3
(College of I nf or mati on Science and Technol ogy,Northwest University,Xiπan710127,P.R.China)
[Abstract] Ont ol ogy is an exp licit s pecificati on of a concep tualizati on.The rati onal st orage of ont ol ogy is the p re m i of the shareable u of ont ol ogy,the f or mal definiti ons of OWL ont ol ogy and relati onal databa(RDB) sche ma were given.Bad on ananalysis of the concep tual corres pondence bet w een OWL ont ol ogy and RDB sche ma the rules f or conversi on fr om all OWL ont ol ogy t o an RDB sche ma were p rented,By analyzing existing ont ol ogy st orage sche mas,the p rinci p le of designing ont ol ogy st orage sche ma is given,Lastly an exa mp le of ani m al ont ol ogy st orage has indicated that the st orage method is si m p le.The query test has p r oved that the retrieval efficient has in2 cread.吉他琴码
[Key words] OWL ont ol ogy mantic W eb relati onal databa schema conversi on 4381科 学 技 术 与 工 程8卷
