Sparql Tutorial Ii & Iii

SPARQL TUTORIAL BY AMNA BASHARAT

7th October , 2008 FAST‐NU , Islamabad

in a nutshell

Adapted from fabien, gandon, inria

RDF triple model 

is the first layer of the  semantic web standards FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

SPARQL on top...

an RDF query language  and data access protocol FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

SPARQL stands for

SPARQL Protocol and  RDF Query Language FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

SPARQL in 3 parts

part 1: query language part 2: result format part 3: access protocol FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

SPARQL query SELECT ... FROM ... WHERE { ... } FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

SELECT clause

to identify the values to  be returned FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

FROM clause

to identify the data  sources to query q y FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

WHERE clause

the triple/graph pattern  to be matched against the  g triples/graphs of RDF FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

WHERE clause a conjunction of triples:  { ?x rdf:type ex:Person ?x ex:name ?name }

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

PREFIX

to declare the schema  used in the query  q y FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

example

: persons and their names

PREFIX ex: SELECT ?person ?name WHERE { ?person rdf:type ex:Person ?person ex:name ?name . }

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

Example or Result <sparql xmlns="http://www.w3.org/2005/sparql-results#" > http://inria.fr/schema#fg gandon

...

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

FILTER

to add constraints  to the  g graph pattern (e.g.,  p p ( g, numerical like X>17 )  FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

15

Example: persons at least 18‐year old PREFIX ex: SELECT ?person ?name WHERE { ?person rdf:type ex:Person ?person ex:name ?name . ?person ex:age ?age . FILTER (?age > 17) }

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

16

FILTER can use many 

operators, functions (e.g.,  operators  functions (e g   regular expressions), and  even users' extensions FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

17

OPTIONAL

to make the matching of a  part of the pattern  p p optional 

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

18

Example:: retrieve the age if available PREFIX ex: e SELECT ?person ?name ?age WHERE { ?person rdf:type ex:Person ?person ex:name ?name . OPTIONAL { ?person ex:age ?age } }

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

19

UNION

to give alternative  patterns in a query  p q y FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

20

Example: explicit or implicit adults 

PREFIX ex: SELECT ?name WHERE { ?person ex:name ?name . { { ?person rdf:type ex:Adult } UNION { ?person ex:age ?age FILTER (?age > 17) } } } FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

21

Sequence & modify 

ORDER BY to sort LIMIT result number OFFSET rank of first result FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

22

Example: results 21 to 40 ordered by name

PREFIX ex: SELECT ?person ?name WHERE { ?person rdf:type ex:Person ?person ex:name ?name . } ORDER BY ?name LIMIT 20 OFFSET 20

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

23

UNBOUND test a variable is not bound ;  used for negation as failure FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

24

Example: persons who are not known authors PREFIX ex: SELECT ?name WHERE { ?person ex:name ?name . OPTIONAL { ?person ex:author ?x } FILTER ( ! b bound(?x)) d( ) }

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

25

NEGATION is tricky and errors can easily be made. 

26

PREFIX ex: SELECT ?name WHERE { ?person ex:name ?name . ?person ex:knows ?x FILTER ( ?x != "Java" ) }

?

does this find persons who do not know "java" ? FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

27

NO!  also persons who know something else ! PREFIX ex: SELECT ?name WHERE { ?person ex:name ?name . ?person ex:knows ?x FILTER ( ?x != "Java" ) } Amna ex:knows "Java" Amna ex:knows "C++" Amna is a answer... FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

28

YES! 

persons who are not known to know  "java" ... negation of an option...

PREFIX ex: SELECT ?name WHERE { ?person ex:name ?name . OPTIONAL { ?person ex:knows ?x FILTER ( ?x = "Java" ) } FILTER ( ! bound(?x) ) }

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

29

ASK

to check just if there is at  least one answer ; result is  ; "true" or "false" 

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

Example:  is there a person older than 17 ? PREFIX ex: ASK { ?person ex:age ?age FILTER (? (?age > 17) }

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

CONSTRUCT

return a specific RDF  graph for each result  g p FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

return instances of adults for  Example:  persons older than 17 PREFIX ex: CONSTRUCT { ?person rdf:type ex:Adult } WHERE { ?person ex:age ?age FILTER (?age > 17) } FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

SPARQL protocol

sending queries and their  results accross the web FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

Example:

with HTTP Binding

GET /sparql/?query=<encoded query> HTTP/1.1 Host: www.inria.fr User-agent: my-sparql-client/0.1

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

Example:

with SOAP Binding

<soapenv:Envelope xmlns:soapenv="http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope/" xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance">

<soapenv:Body> SELECT ?x ?p ?y WHERE {?x ?p ?y} / / p p

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

SPARQL as a Protocol ƒ A way of communication between parties 

that run SPARQL queries. th t   SPARQL  i ƒ Defining a way of invoking the service.  ƒ Bindings of a transport protocol for that  goal.

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

37

SPARQL Protocol (1) ƒ WSDL description file: à Description of the protocol. i i f h l à Not for human understanding.

ƒ HTTP binding: bi di à Specify how to encode SPARQL queries in URLs 

with GET and POST methods.  ith GET  d POST  th d  

ƒ SOAP binding: à Specify the SOAP message format  S if   h  SOAP   f  

(XML message exchange format for queries)

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

38

WSDL Description file ƒ WSDL description file: (HTTP binding part)

  whttp:inputSerialization=  />  

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

39

SPARQL Protocol (2) ƒ Interface SparqlQuery à Only one operation: query l i ‚ For transferring string query à Data types: via XML schema D t  t   i  XML  h à Bindings: HTTP / SOAP binding for invokable 

operations. operations

ƒ A service must support SparqlQuery 

interface à support the bindings as described in the WSDL.

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

40

SPARQL Protocol Examples ƒ Examples after we cover SPARQL Query 

Language for RDF. L  f  RDF

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

41

SPARQL Query Language ƒ A standard query language in the form of 

expressive query against the RDF data  i   i t th  RDF d t   model… ƒ Data access language D t    l ƒ Graph patterns ƒ Powerful than XML queries in some aspects

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

42

SPARQL Query Language (1) ƒ SQL: à Internals of DB (tables, fields, data, meaning) à Impossible to query databases on the  WILD WILD WEB.

ƒ So, what does SPARQL propose? So  what does SPARQL propose? à URIs. à Querying databases globally. Querying databases globally à Combining data globally. à Value of data grows exponentially with the ways 

you combine it. FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

43

The Wild Wild Web SQL XML

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

SPARQL

44

SPARQL Query Language (2) ƒ Data structure definitions are being  

developed worldwide in a distributed  d l d  ld id  i    di t ib t d  manner. ƒ Common ontologies (Dublin Core, Foaf,  C   t l i  (D bli  C  F f   DOAP, etc.) ƒ A database publishes the ontologies it  A d b   bli h   h   l i  i   exports to ƒ An application queries it using those  ontologies.  FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

45

Power of SPARQL Illustrated ƒ Ask fotograf.com if it has a picture which 

matches some constraints such as title,  t h     t i t   h   titl   date, size, and some other tag… ƒ Then ask google for URLs in relation to the  Th   k  l  f  URL  i   l ti  t  th   tag we specified. ƒ And turn the results of these two  A d   h   l   f  h     uncoordinated data as an RSS feed on your  site. site ƒ All this in just two‐three SPARQL queries. FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

46

Power of SPARQL (2) ƒ Ask music cds of price less than 10 ƒ You can run this query against 

hepsiburada.com, amazon, e‐bay,  gittigidiyor.com or any other seller on earth  itti idi       th   ll     th  who has a website and a database. ƒ No seller needs to change their databases. N   ll   d     h   h i  d b ƒ Seller needs: Conversion layer between  ontologies and database. ƒ Client needs: connectivity framework (like  JDBC) for java. FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

47

Power of SPARQL (2) Imp. ƒ PREFIX dc: 

htt // l /d / l t / / PREFIX  ns:  ƒ SELECT ?title ?price  SELECT ?titl  ? i   WHERE {  ?x ns:price ?price . ?x ns:price ?price  FILTER (?price < 10) .  ?x dc:title ?title    ?x dc:title ?title .  } 

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

48

SPARQL Syntax ‐brief‐1 ƒ URIs à in < > i à or @PREFIX prefix: à prefix:name for full URI fi  f  f ll URI

ƒ Literals à “Literal“ or “Literal”@language 

ƒ Blank Node à _:name or [ ] for a Blank Node used just once 

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

49

SPARQL Syntax ‐brief‐2 ƒ Triples and . à :x :y :z . :t :q :s . 

ƒ Common predicate and subject: à :x :y :z, :t .which is the same as :x :y :z . :x :y :t . 

ƒ Common subject: ƒ RDF Collections à :x :y ( :z :t :q :s )

which is short for many triples (as lists in LISP)

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

50

A walkthrough example illustrating the  power of SPARQL

XML/SQL   

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

SPARQL

51

Walkthrough example (1xml) Henry Story <mbox>[email protected] Tim Bray  i <mbox>[email protected]  Jonathan Story  <mbox>[email protected]   

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

52

Walkthrough example (1sparql) [  a  :Person;  :name "Henry Story";  :mbox <mailto:[email protected]>;  :knows [  a :Person;  :name "Tim Bray";  :mbox <mailto:[email protected] b   il b@ ]  ];  :knows [ a :Person;  :name "Jonathan Story";  name "Jonathan Stor "   :mbox <mailto:[email protected]> ];  ]    ] .  FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

53

Graph representation

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

54

Walkthrough example (2)   Jonathan Story  <mbox>[email protected]

France

      Tim Bray  <mbox>[email protected]

dd Canada

    FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

55

Walkthrough example (2sparql) [ 

[[ 

a :Person;  :name "Tim Bray";  :mbox <mailto:[email protected]>  :address [  a :Address;  :country "Canada"@en ]  a :Person;  ; :name "Jonathan Story";  :mbox <mailto:[email protected]>  :address [  a :Address;  :country "France"@en ] 

].  FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

]. 

56

Graph representation

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

57

Walkthrough example (2) ƒ These graphs can be merged into the 

following graph especially if the mbox  f ll i   h  i ll  if th   b   relation is stated as being inverse functional  ƒ

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

58

Graph representation(merged)

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

59

Walkthrough example (2) ƒ "Who does Henry know who lives in Canada, 

and what is their e‐mail address?"  d  h t i  th i   il  dd ?"  ƒ Can only be answered by aggregating data  f from both documents.   b th d t   ƒ Can not be done using the XML query  l languages, which can only work   hi h    l   k on the   h   surface of the document. 

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

60

Walkthrough example (2sparql) SELECT ?name ?mail  WHERE {  [a :Person;  :name "Henry Story";  :knows [  [ :name ?name;  ; :mbox ?mail;  :address [  a :Address; :country "Canada"@en;  ] ] ] ] ] ]. }  FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

61

Walkthrough example (3sparql) Names and websites of contributors to  PlanetRDF Pl tRDF PREFIX foaf:   SELECT ? SELECT ?name ?website   ? b it   FROM   WHERE {  ?person foaf:weblog ?website ; foaf:name ?name .  ?website a foaf:Document }  FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

62

Protocol Example (1) PREFIX foaf:  PREFIX dc:  SELECT ?who ?g ?mbox FROM  FROM NAMED  p // y p / FROM NAMED  WHERE {  ?g dc:publisher ?who .  GRAPH ?  { ?  f f b  ? b  } }  GRAPH ?g { ?x foaf:mbox ?mbox } }  FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

63

Protocol Example (1) HTTP/1.1 200 OK Date: Wed, 27 Dec 2005 12:48:25 GMT d 8 G Server: Apache/1.3.29 (Unix) PHP/4.3.4 DAV/1.0.3 Connection: closeContent‐Type:  application/sparql‐results+xml; charset=utf‐8 l i <sparql xmlns=“…"> … …

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

64

References ƒ http://www.w3.org/2004/Talks/17Dec‐ ƒ ƒ ƒ ƒ

ƒ

sparql/intro/all.html l/i t / ll ht l http://jena.sourceforge.net/ARQ/Tutorial/ http://blogs.sun.com/roller/page/bblfish http://xmlarmyknife.org/api/rdf/sparql http://xml.com/lpt/a/2005/11/16/introducing ‐sparql‐querying‐semantic‐web‐ tutorial.html http://www.w3.org/2005/Talks/12May‐ p 3 g 5 y SPARQL/all.html FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

65

References (2) ƒ http://www‐

128.ibm.com/developerworks/xml/library/j‐ 8 ib /d l k / l/lib /j sparql/ ƒ http://www.w3.org/TR/rdf‐sparql‐protocol/ htt // /TR/ df l t l/ ƒ http://www.w3.org/2004/Talks/17Dec‐ sparql/intro/ex1.rq l/i / ƒ http://www.oreillynet.com/pub/wlg/7823

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

66

THANK YOU…

For your attendance  and patience 67

ANY QUESTIONS?

68

DUA ONTOLOGY

Taxonomy Dua

Qurani Duas

Duas To Seek  K Knowledge l d

DuasToSeekParadise

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

Masnoon Duas

….

RDF Model of Duas containsDua Surah

isRelatedTo Dua

isContainedIn

hasRelatedDua

hasTheme

Theme

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

Prophet

SAMPLE SPARQL QUERIES

Search Dua with a Particular Theme PREFIX dua:  SELECT ?D ?theme WHERE { ?D dua:hasTheme ?theme.}

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

SAMPLE SPARQL QUERIES

é é Tested with Protégé 3.3.1

PizzaOntology Querying for Classes

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

ƒ SELECT ?subject ?object ƒ WHERE { ?subject rdfs:subClassOf ?object }

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

ƒ PREFIX p: 
ode.org/ontologies/pizza/2005/10/18/pizza.o d / t l i / i / / / 8/ i wl#> ƒ SELECT ?subject ?object SELECT ? bj t ? bj t ƒ WHERE { ?subject rdfs:subClassOf ?object }

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

ƒ PREFIX p: 
ode.org/ontologies/pizza/2005/10/18/pizza.o d / t l i / i / / / 8/ i wl#> ƒ SELECT ?subject ?object SELECT ? bj t ? bj t ƒ WHERE { ?subject rdfs:subClassOf p:Pizza}

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

ƒ PREFIX p: 
ode.org/ontologies/pizza/2005/10/18/pizza.o d / t l i / i / / / 8/ i wl#> ƒ SELECT ?subject ?object SELECT ? bj t ? bj t ƒ WHERE { ?subject rdfs:subClassOf  p:PizzaTopping. Pi T i ƒ }

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

ƒ PREFIX p: 
ode.org/ontologies/pizza/2005/10/18/pizza.o ode org/ontologies/pizza/2005/10/18/pizza o wl#> ƒ SELECT ?subject ?object ƒ WHERE { ?subject rdfs:subClassOf  p p:DomainConcept. p ƒ ?subject owl:disjointWith ?object. ƒ }

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

Dua Ontology Querying on Instance Data

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

List all Duas with Corresponding themes PREFIX dua:  SELECT ?D ?theme WHERE { ?D dua:hasTheme ?theme.}

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

Example: List of Duas, their Themes which are  contained in Surah Taha ƒ PREFIX dua: 

ƒ SELECT ?D ?theme ƒ WHERE { ?D dua:hasTheme ?theme. ƒ ?D dua:hasSourceSurah dua:Taha.

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

}

List of All Dua’s which have some Theme and  have some source Surah ƒ PREFIX dua: 

ƒ SELECT ?D ?theme ?surah ƒ WHERE { ?D dua:hasTheme ?theme. ƒ

?D dua:hasSourceSurah ?surah.}

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

ƒ

PREFIX dua: 

ƒ

SELECT ?D ?theme ?surah ?no

ƒ ƒ ƒ ƒ

WHERE { ?D dua:hasTheme ?theme. WHERE { ?D dua:hasTheme ?theme ?D dua:hasSourceSurah ?surah .

ƒ ƒ

} ORDER BY ?no

?surah dua:hasSurahNo ?no ?surah dua:hasSurahNo ?no.

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

ƒ

PREFIX dua: 

ƒ

SELECT ?D ?theme ?surah ?no ?ayah

ƒ ƒ ƒ ƒ

WHERE { ?D dua:hasTheme ?theme. WHERE { ?D dua:hasTheme ?theme ?D dua:hasSourceSurah ?surah ; dua:hasSourceAyah ?ayah. ?surah dua:hasSurahNo ?no ?surah dua:hasSurahNo ?no.

ƒ ƒ

} ORDER BY ?no

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

Notice the change in results with the use  of OPTIONAL ƒ

PREFIX dua: 

ƒ

SELECT ?D ?theme ?surah ?no ?ayah

ƒ ƒ ƒ ƒ

WHERE{ ?D dua:hasTheme ?theme. ?D dua:hasSourceSurah ?surah.

ƒ

OPTIONAL{     ?D dua:hasSourceAyah ?ayah.

ƒ ƒ

}} ORDER BY ?no

?surah dua:hasSurahNo ?no.

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

Use of Regular Expression to retrieve duas  that contain the word Rabbi ƒ PREFIX dua: 

l ƒ SELECT ?D ?surah ?no ?text ƒ WHERE{  ƒ ?D dua:hasSourceSurah ?surah ?D dua:hasSourceSurah ?surah. ?D dua:hasTextAyah ?text.

ƒ

FILTER regex(?text,  "Rabbi") .

ƒ ?surah dua:hasSurahNo ?no. ƒ } FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

Use of Regular Expression to retrieve duas  that contain the word Rabbana ƒ

PREFIX dua: 

ƒ

SELECT ?D ?surah ?no ?text

ƒ ƒ ƒ ƒ

WHERE{  ?D dua:hasSourceSurah ?surah. ?D dua:hasTextAyah ?text. FILTER regex(?text   "Rabbana")  FILTER regex(?text,   Rabbana ) .

ƒ

?surah dua:hasSurahNo ?no.

ƒ

}

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

AN interesting Query!. …Think about  what it does! ƒ

PREFIX dua: 

ƒ

SELECT ?Dua  ?DuaOther ?surah2

ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

WHERE{  ?Dua dua:hasSourceSurah dua:Taha. ?Dua dua:isRelatedTo ?p. ?DuaOther dua:isRelatedTo ?p ?DuaOther dua:isRelatedTo ?p. ?DuaOther dua:hasSourceSurah ?surah2.

ƒ

}

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008

Find other Duas related to the same   prophet in a given Surah “Find other duas related with the prophet of a  given surah. given surah ”

FAST – NU, Islamabad, Fall 2008