wikidata介绍和查询

  Wikidata是一个大型结构化开源知识图，为维基百科等项目提供支持。我们可使用SPARQL（Wikidata官方Tutorial）对其进行查询。SPARQL是一种专为 RDF（Resource Description Framework）数据模型设计的查询语言。RDF通过三元组（主语subject，谓词predicate，宾语object）来组织数据。我们可在WDQS (WikiData Query Service)中使用SPARQL对Wikidata进行在线查询。

Wikidata介绍

实体和属性

  Wikidata中最基本概念为实体（Entity）和属性（Property）。由于语义多样性，每个实体和属性都会以字母加数字的形式进行唯一化，实体以Q为前缀，属性以P为前缀，如Q148 (China)，P31 (Instance of)。实体和属性分别构成了整个Wikidata知识图的节点和边。需注意的是，属性并不一定为知识图的一条边（连接两个实体）。这种情况十分常见，如P31 (Instance of) 用于表明实体所属的类别，将指向该实体对应的父类实体；而P1082 (Population) 用于表明实体（如某个国家）的人口数量，将直接对应一个数字。此外，属性不一定只对应一个值，由于人口会随时间不断变化，因此P1082 (Population) 通常会有多个对应不同时间戳的值。

数据结构

  由于在线查询受制于网速，可在WikidataDumps下载Wikidata的数据备份。如下载entities/latest-all.json.bz2，即可将整个Wikidata的知识图数据下载至一个json文件中（压缩文件约100GB，解压文件超过1TB）。json文件包含一个列表，列表中每个元素为一个字典，每个字典包含如下字段：

• type：类型，实体item或属性property。大部分是实体item，还有property。
• id：唯一标识符。
• labels：多语言标签，即名称。
• descriptions：多语言描述。
• aliases：多语言别名。
• claims：声明，包含属性及其对应的值。构建知识图最重要的字段。
• sitelinks：在其他维基项目中的链接，如中文wiki、法文wiki等。
• pageid：在维基百科等站点中的页面 ID。
• ns：所在的命名空间 (namespace)。条目通常在 0 命名空间，而用户页面在 2 命名空间。
• title：标题。
• lastrevid：最后一次修改的版本 ID。
• modified：最后修改时间。

  其中，声明claims的字典结构较为复杂，以属性标识符P[...]为键。每个键对应一个列表，存放相应的多条属性内容。属性内容字典结构如下：

• mainsnak：主体部分，包含属性和属性值
  • snaktype：mainsnak 的类型。常见有：value表示有有效的属性值；novalue表示没有值；somevalue表示值未知或不确定。
  • property：属性的ID（例如：P31）。
  • datavalue：属性的值，可能是不同的数据类型，如实体、时间、量化数据等。
    • value：具体的值（例如：Q5，表示人类）。
    • type：值的类型，常见的类型有：
      • wikibase-entityid：表示实体（Item 或 Property）类型。
      • time：表示时间。
      • quantity：表示量化数据。
      • string：表示字符串（例如：文本类型的描述）。
    • datatype：值的数据类型，通常是 wikibase-item（指向另一个实体）或 quantity（表示数量）。
• type：性质。可取值如：statement，最常见，表示这是一个有效的声明；mediainfo表示与媒体文件相关的信息；sitelinks涉及网站链接。
• qualifiers：限定条件，用来描述属性值的更多信息（通常是一个列表）。例如，某个属性值可能会有时间戳（时间限定）、地点限定等。
  • property：限定条件的属性ID。
  • datavalue：限定条件的值，通常是某个属性的具体内容。
• qualifiers-order：限定条件的字段顺序，帮助理解属性的附加信息。
• rank：声明的等级。常见的等级有：
  • normal：普通等级。
  • preferred：首选等级（如果存在多个声明）。
  • deprecated：已弃用的声明。
• references：该声明的参考来源，通常是引用的文献或其他来源。
  • snaks：引用的具体内容，类似于声明的 mainsnak，包括属性ID和对应的值。
  • snaks-order：引用的属性的顺序。
• id：声明的唯一ID（用于区分不同的声明）。

SPARQL-Wikidata查询

  以下通过简单例子来介绍如何使用SPARQL查询Wikidata知识图。语法类似SQL，利用SELECT和WHERE，其关键是使用主谓宾三元组来构成查询。

基本用法 — 主谓宾三元组

  查询巴赫的所有孩子：

SELECT ?child
WHERE
{
# ?child  father   Bach
  ?child wdt:P22 wd:Q1339.
}

  其中?child为待查询变量，可随意命名；wd表示WikiData的简写，用于引用实体；wdt表示WikiData Truthy，用于引用实体属性的值。语句连起来即：有属性father (P22)值为实体Bach (Q1339)的实体。以上将查询到实体ID的列表。如果要在列表中加上标签列，可加上wikidata的魔术语句：

SELECT ?child ?childLabel
WHERE
{
# ?child  father   Bach
  ?child wdt:P22 wd:Q1339.
  SERVICE wikibase:label { bd:serviceParam wikibase:language "en". }
}

  其中wikibase:label为指定实体标签的固定字段。标签变量?childLabel的命名是固定的：必须以为要查询的实体的变量为前缀，即?child；并以首字母大写的待查询字段为后缀，即Label。

  巴赫和Maria Barbara Bach生的孩子中，既是作曲家又是钢琴家的孩子：

SELECT ?child
WHERE
{
  ?child wdt:P22 wd:Q1339;
         wdt:P25 wd:Q57487; # P25: mother
         wdt:P106 wd:Q36834, wd:Q486748. # P106: occupation
}

  这里展示了分号;逗号,和句号.的用法和区别。如分号可用于省略主语?child，逗号可用于省略谓语wdt:P106。

  巴赫的（外）孙子/女：

SELECT ?grandChild
WHERE
{
  wd:Q1339 wdt:P40 ?child. # P40: child
  ?child wdt:P40 ?grandChild.
}

  这里展示了一个多跳查询，即通过?child作为中间跳板，限定了?grandChild与巴赫Q1339的关系。可进一步简化为：

SELECT ?grandChild
WHERE
{
  wd:Q1339 wdt:P40 [ wdt:P40 ?grandChild ].
}

  以上使用方括号[]来表达“有以?grandChild为孩子的实体”，从而省略了前面的跳板变量?child。可理解为一个使用定语从句的复合句：Bach has a child who has a child ?grandchild.。

符号拓展/*+|

  符号/表示属性路径，用于连接多条属性，构成多跳查询；符号*+类似正则表达式，*表示匹配零个或多个属性，+表示匹配一个或多个属性；符号|表示“或”。以下展示代码实例。

  所有艺术作品：

SELECT ?work ?workLabel
WHERE
{
  ?work wdt:P31/wdt:P279* wd:Q838948. # instance of any subclass of work of art
  SERVICE wikibase:label { bd:serviceParam wikibase:language "[AUTO_LANGUAGE]". }
}

  巴赫的所有后代：

SELECT ?descendant ?descendantLabel
WHERE
{
  wd:Q1339 wdt:P40+ ?descendant.
  SERVICE wikibase:label { bd:serviceParam wikibase:language "[AUTO_LANGUAGE]". }
}

  巴赫的所有后代：

SELECT ?descendant ?descendantLabel
WHERE
{
  ?descendant (wdt:P22|wdt:P25)+ wd:Q1339.
  SERVICE wikibase:label { bd:serviceParam wikibase:language "[AUTO_LANGUAGE]". }
}

  此外，其中的问号?也是有语义的，表示：匹配一个或零个元素。

声明限定 Qualifiers

  用Qualifiers来对要查询的实体进行细粒度限定。

排序和数量限制

  用ORDER BY对查询结果进行排序，用LIMIT限定返回结果的最大数量。

  降序返回人口最大的前十个主权国家：

SELECT ?country ?countryLabel ?population
WHERE
{
  ?country wdt:P31/wdt:P279* wd:Q3624078; # P31: instance of; P279: subclass of; Q3624078: sovereign state
           wdt:P1082 ?population. # P1082: population
  SERVICE wikibase:label { bd:serviceParam wikibase:language "en". }
}
ORDER BY DESC(?population)
LIMIT 10

  DESC表示降序，ASC表示升序，默认升序。

可选条件

  如果想返回部分字段，但不想让其影响检索条件，可使用OPTIONAL。

  所有Arthur Conan Doyle的书，并且检索的字段title等是可选的：

SELECT ?book ?title ?illustratorLabel ?publisherLabel ?published
WHERE
{
  ?book wdt:P50 wd:Q35610. # P50: auther; Q35610: Arthur Conan Doyle
  OPTIONAL { ?book wdt:P1476 ?title. }
  OPTIONAL { ?book wdt:P110  ?illustrator. }
  OPTIONAL { ?book wdt:P123  ?publisher. }
  OPTIONAL { ?book wdt:P577  ?published. }
  SERVICE wikibase:label { bd:serviceParam wikibase:language "[AUTO_LANGUAGE]". }
}

  其中title、illustrator等的匹配并不影响?book wdt:P50 wd:Q35610.的结果，能匹配上就返回值，否则该值填空。注意和下面代码的区别：

SELECT ?book ?title ?illustratorLabel ?publisherLabel ?published
WHERE
{
  ?book wdt:P50 wd:Q35610.
  OPTIONAL {
    ?book wdt:P1476 ?title;
          wdt:P110 ?illustrator;
          wdt:P123 ?publisher;
          wdt:P577 ?published.
  }
  SERVICE wikibase:label { bd:serviceParam wikibase:language "en". }
}

  这个是OPTIONAL中任意字段不匹配，全都填空。

表达式FILTER和BIND

  用表达式进行判断等操作。用到再记录。

组合GROUPING

  把结果通过某个字段组合起来。用到再记录。