如何通过匹配指定数据值子集检索OWL本体中的个体？

本体结构（Turtle语法） #

:prop1 rdf:type owl:DatatypeProperty ;
       rdfs:subPropertyOf :superprop ;
       rdfs:domain :MyClass ;
       rdfs:range xsd:string .

:prop2 rdf:type owl:DatatypeProperty ;
       rdfs:subPropertyOf :superprop ;
       rdfs:domain :MyClass ;
       rdfs:range xsd:int .

:prop3 rdf:type owl:DatatypeProperty ;
       rdfs:subPropertyOf :superprop ;
       rdfs:domain :MyClass ;
       rdfs:range xsd:float .

:prop4 rdf:type owl:DatatypeProperty ;
       rdfs:subPropertyOf :superprop ;
       rdfs:domain :MyClass ;
       rdfs:range xsd:boolean .

:superprop rdf:type owl:DatatypeProperty .

:MyClass rdf:type owl:Class .

:instance1 rdf:type owl:NamedIndividual ,
                    :MyClass ;
           :prop1 "My Test String 1"^^xsd:string ;
           :prop3 "123.45"^^xsd:float .

:instance2 rdf:type owl:NamedIndividual ,
                    :MyClass ;
           :prop1 "My Test String 2"^^xsd:string ;
           :prop2 "654321"^^xsd:int ;
           :prop4 "true"^^xsd:boolean .

:instance3 rdf:type owl:NamedIndividual ,
                    :MyClass ;
           :prop2 "44432"^^xsd:int ;
           :prop4 "false"^^xsd:boolean .

:instance4 rdf:type owl:NamedIndividual ,
                    :MyClass ;
           :prop1 "My Test String 1"^^xsd:string .

查询需求 #

编写SPARQL SELECT语句，检索所有指定搜索值都匹配的个体，仅VALUES部分为动态参数。预期行为：

• 搜索"My Test String 1"时，返回:instance1和:instance4；
• 搜索"My Test String 1"和"123.45"时，仅返回:instance1；
• 搜索"My Test String 1"和"false"时，无结果；
• 搜索"My Test String 1"、"My Test String 2"和"true"时，无结果；
• 搜索值为空集时，无结果。

原查询的问题 #

原查询逻辑错误，无法实现需求：

SELECT DISTINCT ?instance
WHERE 
{
    ?instance   rdf:type    :MyClass;
            ?prop       ?hasValue.
    ?prop       rdf:type    owl:DatatypeProperty.

    FILTER NOT EXISTS 
        {
        ?instance ?prop ?hasValue .
                
                VALUES ?searchValues { "My Test String 1" "false" }

        FILTER (?hasValue NOT IN (?searchValues))
        }
}

测试结果与预期严重不符，比如示例1返回全部4个个体，空值集合时返回所有个体等。

正确SPARQL查询 #

核心思路：确保个体包含所有搜索值（每个搜索值都能在个体的属性值中找到），同时处理空搜索值集合的情况。

SELECT DISTINCT ?instance
WHERE {
    ?instance rdf:type :MyClass.
    
    # 动态绑定搜索值（仅此处需修改）
    VALUES ?searchVal { "My Test String 1"^^xsd:string "123.45"^^xsd:float }
    
    # 通过superprop匹配个体的所有子属性值
    ?instance :superprop ?val.
    FILTER(?val = ?searchVal)
}
# 分组后验证匹配的搜索值数量等于总搜索值数量
GROUP BY ?instance
HAVING(COUNT(DISTINCT ?searchVal) = (SELECT COUNT(DISTINCT ?sv) WHERE { VALUES ?sv { "My Test String 1"^^xsd:string "123.45"^^xsd:float } }))
# 空搜索值集合时不返回结果
FILTER EXISTS { VALUES ?searchVal { "My Test String 1"^^xsd:string "123.45"^^xsd:float } }

关键说明 #

1. 利用:superprop属性路径（所有目标属性都是它的子属性），直接匹配个体的所有相关属性值，无需遍历每个属性。
2. GROUP BY+HAVING确保个体匹配到的搜索值数量与总搜索值数量一致，即所有搜索值都被匹配。
3. 最后的FILTER EXISTS处理空搜索值集合的场景，此时不会返回任何个体。
4. 搜索值需与本体中数据类型一致，比如数值要加^^xsd:float、布尔值加^^xsd:boolean，否则会因类型不匹配导致无法命中。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Nebelung72