异构数据库的联邦查询研究

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1、异异异构构构数数数据据据库库库的的的联联联邦邦邦查查查询询询研研研究究究FederatedPathQueriesforHeterogeneousDatabases工程领域：计算机科学与技术作者姓名：张嘉慧指导教师：冯志勇教授天津大学计算机科学与技术学院二零一七年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研宄工作和取得的研宄成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论。与我文中作了明确的说明并表示了谢意。

2、学位论文作者签名：签字日期：年月日／詞／学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，、缩印或扫描等复制手段保存。并采用影印、汇编以供查阅和借阅同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）：学位论文作者签名：导师签名＼ｊ日签字日期：年月＂日签字日期：如年＞月丨丨／７ＩＩ摘摘摘要要要近几年，随着大数据时代的到来，数据量变大的同时，数据种类和来源也变得多种多样，人们对多源异构数据的查询需求变得急迫，

3、而现有的SQL与SPARQL只能进行单一的数据查询处理，如何在多源异构数据中进行查询处理成为了亟待解决的问题之一。本文提出了一种查询，联邦路径查询（FederatedPathQueries，FPQ），该查询可以同时处理关系数据与图数据的异构数据库查询。本文的主要贡献有两点。其一，本文设计并提出了联邦路径查询，该查询在现有的嵌套正则路径查询的基础上，通过添加更多的算子来扩展查询的表达能力。其二，本文在给出了详细的语法和语义的同时，通过理论和证明得出联邦路径查询比嵌套的正则路径查询（NRQP）和SPARQL具有更强的表达能力，可以表达更多更丰富的语义信息。同时，本文通过两种常规的查询评估方法，

4、数据复杂度和组合复杂度，来评估联邦路径查询的复杂度。最后，本文在已有的正则查询语言（RPL）的基础上，结合实际的交通场景，利用将关系数据库的查询结果与RDF图数据库的查询结果进行整合的合取操作，对联邦路径查询进行实现。另外，本文根据已有的DBpedia数据集和LUBM数据集对本文提出的联邦路径查询进行性能测试。本文提出了利用合取操作实现异构数据库查询的联邦路径查询，该查询不仅能够处理异构数据库的查询，提供丰富的查询服务，同时，为异构数据查询应用于多种领域提供了理论支持，为异构数据的统一查询处理语言的设计提供了解决方法。关键词：RDF，关系数据库，正则路径查询，联邦式路径查询IABSTRAC

5、TInrecentyears,withtheeraofbigdata,theamountofdatahasbecomelarger.Atthesametime,thetypesandsourcesofdataarealsovaried.Inthispaper,weproposeamethodtoprocessheterogeneousdatabasequeriescon-sistingofbothrelationaldatabasesandgraphdataatthesametime,namedfederatedpathqueries(FPQ).Themaincontributionsof

6、thisarticlearetwopoints.Firstly,wedesignandpresentthefederatedpathqueries.Onthebasisoftheexistingnestedreg-ularpathqueries,federatedpathqueriesextendtheexpressiveabilitybyaddingmoreoperators.Secondly,bytheoryandproof,weconcludethatthefederatedpathqueriesaremoreexpressivethanregularpathqueriesandSP

7、ARQL.Inaddition,weevaluatethecomplexityofthefederatedpathqueriesbydatacomplexityandcombinedcom-plexity.Onthebasisoftheregularquerylanguage,weimplementthefederationpathqueriesincombinationwiththeactualsceneoftraffi