Semantic Web and Knowledge Graphs Course Projects
本项目是语义WEB与知识图谱课程的系列实践项目，围绕校园领域构建了从 XML 到 RDF、本体建模、推理以及词嵌入的完整知识表示与处理流程。
| 项目 | 描述 | 技术栈 |
|---|---|---|
| 1. 大学词汇与 XML 工具 | XML 词汇定义、DTD/XSD 验证、XSLT 转换 | Python, lxml |
| 2. RDF 词汇与 SPARQL 工具 | RDFS 词汇定义、RDF 数据管理、SPARQL 查询 | Python, rdflib |
| 3. 本体建模与推理 | OWL 本体、Jena 规则推理、知识图谱查询 | Java, Apache Jena |
| 4. 中文词嵌入设计 | 中文校园领域词嵌入、Skip-gram 模型 | Python, TensorFlow |
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 语义WEB与知识图谱技术栈 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 1. 数据层 │ XML │ DTD/XSD │ 数据验证与转换 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 2. 语义层 │ RDF/RDFS │ SPARQL │ 知识图谱查询 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 3. 推理层 │ OWL 本体 │ 规则推理 │ 知识推断 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 4. 词嵌入层 │ 中文词嵌入 │ Skip-gram │ 语义相似度计算 │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
- Python 3.11+
- Java 11+（项目 3）
- Maven（项目 3）
# 使用 uv 安装 Python 依赖
uv sync
# 或使用 pip
pip install lxml rdflib tensorflow jieba numpy matplotlib scikit-learn# 1. XML 工具
cd 1_University_Vocabulary_and_XML_Tools
python university_xml_app.py
# 2. SPARQL 工具
cd 2_RDF_Vocabulary_and_SPARQL_Tool
python sparql_gui.py
# 3. 本体推理（需要 Maven）
cd 3_Ontology_Modeling_and_Reasoning
mvn compile exec:java -Dexec.mainClass="org.example.App"
# 4. 词嵌入系统
cd 4_Chinese_Word_Embedding_Design
python main.py train
python main.py interact定义了大学领域的 XML 词汇，包括院系、教师、学生、课程、教室等实体。提供 GUI 工具支持：
- DTD/XML Schema 验证
- XSLT 转换为 HTML
- XPath 查询
- 中文关键字快速检索
使用 RDFS 定义计算机科学与校园领域词汇，支持：
- 完整的类层次结构定义
- 对象属性和数据属性定义
- SPARQL 查询界面
- 多 RDF 文件加载
基于 OWL 和 Apache Jena 构建校园知识图谱：
- OWL 本体建模
- 自定义推理规则
- 推理前后数据对比
- Web 查询界面
基于 TensorFlow 的中文校园领域词嵌入系统：
- Skip-gram 无监督学习
- 词向量相似度计算
- t-SNE/PCA 可视化
- TensorFlow Projector 导出
四个项目共享统一的校园领域数据模型：
校园领域模型
├── 组织结构
│ ├── 大学 (University)
│ ├── 学院 (Faculty)
│ └── 院系 (Department)
├── 人员
│ ├── 教师 (Teacher)
│ └── 学生 (Student)
├── 教学
│ ├── 课程 (Course)
│ ├── 选课 (Enrollment)
│ └── 考试 (Exam)
└── 设施
├── 教学楼 (Building)
└── 教室 (Room)
| 技术 | 用途 |
|---|---|
| XML/DTD/XSD | 数据结构定义与验证 |
| XSLT | XML 转换 |
| RDF/RDFS | 语义数据表示 |
| SPARQL | RDF 查询语言 |
| OWL | 本体建模 |
| Apache Jena | Java RDF/OWL 处理框架 |
| TensorFlow | 深度学习框架 |
| jieba | 中文分词 |
Semantic_Web_and_Knowledge_Graphs/
├── 1_University_Vocabulary_and_XML_Tools/ # XML 词汇与工具
│ ├── university.xml # 大学数据
│ ├── university.dtd # DTD 定义
│ ├── university.xsd # XML Schema
│ ├── university_to_html.xsl # XSLT 样式表
│ └── university_xml_app.py # GUI 应用
├── 2_RDF_Vocabulary_and_SPARQL_Tool/ # RDF 词汇与 SPARQL
│ ├── cs_vocabulary.ttl # RDFS 词汇
│ ├── cs_data.ttl # RDF 数据
│ └── sparql_gui.py # SPARQL 查询工具
├── 3_Ontology_Modeling_and_Reasoning/ # 本体建模与推理
│ ├── campus_ontology.ttl # OWL 本体
│ ├── campus_instances.ttl # 实例数据
│ ├── campus.rules # 推理规则
│ └── src/ # Java 源码
├── 4_Chinese_Word_Embedding_Design/ # 中文词嵌入
│ ├── main.py # 主程序
│ ├── model.py # 模型定义
│ ├── skipgram_model.py # Skip-gram 模型
│ └── data/ # 数据集
├── pyproject.toml # Python 项目配置
├── LICENSE # 许可证
└── README.md # 项目说明
欢迎提交 Issue 和 Pull Request！
- Fork 本仓库
- 创建特性分支 (
git checkout -b feature/AmazingFeature) - 提交更改 (
git commit -m 'Add some AmazingFeature') - 推送到分支 (
git push origin feature/AmazingFeature) - 提交 Pull Request
本项目采用 MIT 许可证 - 详见 LICENSE 文件
- Apache Jena - RDF/OWL 处理框架
- rdflib - Python RDF 库
- TensorFlow - 深度学习框架
- jieba - 中文分词库