CN101957835A - 一种面向复杂关系和上下文语境信息的语义数据模型 - Google Patents

Abstract

一种面向复杂关系和上下文语境信息的语义数据模型，该信息网模型采取角色关系表示对象之间的复杂关系并自动获取上下文语境信息，角色关系包括角色和关系两重作用，关系的作用是指先形成层次结构并指定其逆关系，再根据该逆关系生成由关系所产生的上下文，角色的作用是指先指定角色的角色标识对角色进行更详尽的说明，再将该角色嵌套在关系所产生的上下文中以生成更丰富、翔实的上下文，且在参与关系的两个对象之间设置有一致性内置语义的支持。本发明不仅能够确保与现实世界中的实体一一对应、自动维护对象各种关系及其逆关系之间的一致性，而且能直接自然地支持多刻面、动态演化特性、对象之间的复杂关系以及自动获取上下文语境信息。

Description

一种面向复杂关系和上下文语境信息的语义数据模型

技术领域

本发明涉及一种概念建模领域中的语义数据模型，尤其涉及一种面向复杂关系和上下文语境信息的语义数据模型，具体应用于对存在多刻面、动态演化、复杂关系和上下文语境信息特性的对象进行语义建模。

背景技术

现实世界的实体之间存在各种自然、复杂的关系。通过这些关系，它们扮演各种各样的角色，进而展现其上下文语义语境相关的特性。现有数据模型如ER模型、对象模型、角色模型、对象代理模型等都过度地简化或忽略了这些复杂关系而仅仅只能支持对象与对象之间的简单关系。

ER模型将现实世界中的概念抽象成实体、联系/关系和属性，概念之间的所有语义关系都用这三者表达。虽然EER模型在抽象机制、三元关系、复合属性、基数约束和一般完整性约束方面对ER模型进行了扩展，但是它们对于“关系”的表示，最复杂只能支持带属性的关系，而对于复杂关系，如层次结构的关系和关系的派生类等都无法表示。

在各种面向对象模型中，它们将ER模型中的实体抽象为“对象”，并且主要围绕对象开展研究，如：对象标识、复杂对象、对象分类、对象聚合、类泛化和特化、非单调继承、覆盖、重载等。在传统的面向对象模型中，一个对象只能是一个类的实例，这导致对象无法改变其类从属关系，从而只能表达对象的静态特性，而无法表现其动态演化特性。为解决这些问题，有些面向对象模型支持不相交类的多继承，但是多继承会导致子类的组合爆炸。为避免多继承子类的组合爆炸问题，有些面向对象的模型支持多分类，但是它们无法支持对象的上下文语境信息表示。

角色模型支持对象的动态演化、多刻面、简单的上下文语境信息表示。它的最大特点是将面向对象模型中的类分为两种：对象类和角色类。对象类用来表示对象的静态特性；角色类用来表示对象类所扮演的角色，一个对象可以扮演多个角色，角色主要强调对象的动态、多刻面特性。角色类和对象类都可以有分类层次，对象类的分类层次表示对象的静态分类，而角色类的分类层次表示对象的动态分类。对象类的继承体现在模式级别，而角色类的继承体现在实例级别。此外，角色类还支持简单的上下文语境信息访问。角色模型主要问题在于，为了能够表示对象的多刻面和上下文语境信息特性，现实世界中一个实体的信息只能分散地表示在一个对象实例和多个层次结构的角色实例来中，这种表示和现实世界的概念并不完全对应，表示并不自然。更重要的是，它们只能孤立地表示对象所扮演的角色而无法表示对象在关系所处的语境中所扮演的角色。

对象代理模型通过引入代理类和代理对象的概念对传统的面向对象数据模型进行了扩展。代理类用来描述代理对象的模式，代理对象用作扩展并定制其源对象。对象代理模型能够提供特化、泛化、聚合和分组等抽象机制，实现对象视图、角色多样性及对象迁移等功能，因此它比传统的面向对象模型更加灵活。但是用对象视图的机制将一个对象的信息拆分成多个代理对象来表达对象的多刻面和迁移特性与现实世界中的对象概念也不能一一对应，因此这种建模方法的主要问题是表示不自然。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的较难表达复杂关系及动态演化特性、与现实世界中的实体的概念不能一一对应、表示不自然的缺陷与问题，提供一种较易表达复杂关系及动态演化特性、与现实世界中的对象概念一一对应、表示自然的面向复杂关系和上下文语境信息的语义数据模型。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种面向复杂关系和上下文语境信息的语义数据模型；所述语义数据模型采取角色关系表示对象之间的复杂关系并自动获取上下文语境信息。

所述角色关系包括角色和关系两重作用；

所述关系的作用是指：先形成层次结构并指定其逆关系，再根据该逆关系生成由关系所产生的上下文。

所述角色的作用是指：先指定角色的角色标识来对角色进行更详尽的说明，同时，将该角色嵌套在关系所产生的上下文中进而生成更丰富、翔实的上下文。

所述角色关系派生出同名的角色关系类，该角色关系类表示参与了关系且扮演了相应角色的对象集合，该对象集合在上下文中所具有的特性能够通过在角色关系上指定的上下文属性和上下文关系来进行描述。

所述对象上集中了现实世界中一个实体的所有信息；所述对象可隶属于多个不同的类，且可将隶属于不同分类的属性或关系嵌套在对象属于该分类的上下文中构成详尽的上下文语境信息。

所述参与关系的两个对象之间设置有一致性内置语义的支持，该一致性内置语义的支持是指能够自动地维护对象的各种关系及其逆关系的一致性，即当对对象的关系进行添加、删除、修改操作时，只需要在关系的一边操作，语义数据模型就会自动地维护其逆关系。

所述语义数据模型支持三种层次及其继承，分别是：对象类层次，角色关系层次和角色关系类层次。

所述角色关系进一步特化为角色关系层次，且每一个角色关系都可配有一个或多个普通属性以表述角色关系本身的特性；

所述角色关系层次支持角色关系在模式级别和实例级别的继承或覆盖，即指：在模式级别，每一个角色关系层次中的子关系继承或覆盖其父关系的普通属性；在实例级别，每一个角色关系上都可有与其最相关的普通属性值，任何角色子关系可以继承或覆盖其角色父关系上的属性。

所述角色关系类层次由角色关系层次派生而来，其根节点对应角色关系层次中目标类的子类；所述角色关系类层次中的每一个角色关系类都继承或覆盖其对应角色关系的目标类的普通属性、普通关系和角色关系。

所述角色关系类层次内部的继承是指：子类先要继承或覆盖其父类的上下文、上下文相关属性和上下文相关关系，再将上下文相关属性和上下文相关关系嵌套在其上下文中得到其上下文语境信息。

所述对应角色关系层次中目标类包括对象类与角色关系类两种，若对应角色关系层次中目标类是对象类，则根节点角色关系类要将自己的上下文相关属性和关系嵌套在其上下文中以得到其上下文语境信息；若对应角色关系层次的目标类是角色关系类，根节点角色关系类要将自己的上下文语境信息嵌套在其目标类的上下文语境信息中得到其上下文语境信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、由于本发明一种面向复杂关系和上下文语境信息的语义数据模型中通过角色关系这种新的机制来表示对象之间的复杂关系和上下文语境信息，从而直接、自然地反映现实世界中实体的动态、多刻面、演化特性。角色关系兼具关系和角色双重作用。作为关系，它不仅能够涵盖传统数据模型中关系所具有的一切特性，还可以形成层次结构并指定其逆关系，进而根据这种逆关系生成由关系所产生的上下文。作为角色，它通过指定角色的角色标识来对角色进行更详尽的说明并将其嵌套在关系所产生的上下文中进而生成更丰富、翔实的上下文。此外，角色关系还可以派生同名的角色关系类来表示参与了关系且扮演了相应角色的对象集合，而且可以通过在角色关系上指定属性和关系来描述这些对象在上下文中所具有的特性，适合于表示复杂关系及动态演化特性。因此本发明易于表示复杂关系及动态演化特性。

2、由于本发明一种面向复杂关系和上下文语境信息的语义数据模型中将现实世界中一个实体的所有信息都集中地表示在一个对象中，而且一个对象可以隶属多个不同的类，将隶属于不同分类的属性或关系嵌套在对象属于该分类的上下文中就可以构成详尽的上下文语境信息。本发明的这种设计既不需要像角色模型那样为了支持多刻面和简单的上下文语境信息表示而用一个对象实例和层次结构的角色实例来分散地表示现实世界一个实体的信息，也不需要像支持多分类的对象模型那样用给同名属性或关系改名的方法来解决隶属不同分类的相同属性或关系无法区分的问题。因此本发明中对象的表示与现实世界中实体的概念一一对应，表示更直接、自然，更容易理解，更利于语义搜索的表达。

3、由于本发明一种面向复杂关系和上下文语境信息的语义数据模型中有三种层次，分别是：对象类层次，角色关系层次和角色关系类层次。这三种层次都存在继承。角色关系在模式级别和实例级别都可以继承或覆盖。角色关系类层次由角色关系层次派生而来，其中根节点是对应角色关系层次目标类的子类，每一个角色关系类都可以继承或覆盖其对应角色关系的目标类的普通属性，普通关系和角色关系，此外，角色关系类层次内部的继承先为子类继承或覆盖其父类的上下文、上下文相关属性和上下文相关关系，然后将上下文相关属性和上下文相关关系嵌套在其上下文中得到其上下文语境信息，充分表示了上下文之间的联系。因此本发明通过关系和类之间的层次结构及其继承能够自动地获得上下文语境信息。

4、由于本发明一种面向复杂关系和上下文语境信息的语义数据模型中提供了对参与关系的两个对象之间一致性内置语义的支持，即：能够自动地维护对象的各种关系及其逆关系的一致性，这主要体现在对对象的关系进行添加、删除、修改操作时只需要在关系的一边操作，语义数据模型会自动地维护其逆关系。现有的模型都无法支持这一特性，因为它们需要繁琐的人工操作。因此本发明自动性强、操作简易。

附图说明

图1-图2是本发明中权利要求1-3的实施例说明图。

图3是本发明中权利要求4的实施例说明图。

图4-图7是本发明中权利要求5的实施例说明图。

图8是本发明中权利要求6的实施例说明图。

图9-图10是本发明中权利要求7的实施例说明图。

图11是本发明中权利要求8的实施例说明图。

图12是本发明中权利要求9的实施例说明图。

图13是本发明中权利要求10的实施例说明图。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明

本说明书中涉及的INM语义数据模型即指本发明一种面向复杂关系和上下文语境信息的语义数据模型。本发明所采取的技术方案原理说明如下：

一、引入了角色关系

采取新的机制来表示对象之间的复杂关系和上下文语境信息以直接、自然地反映现实世界中实体的动态、多刻面、演化特性。具体而言，角色关系兼具关系和角色双重作用。作为关系，它除了涵盖传统数据模型中关系所具有的一切特性外，还可以形成层次结构并指定其逆关系，进而根据这种逆关系生成由关系所产生的上下文。作为角色，它不同于角色模型中“角色”的概念，角色模型中的“角色”只是通过实例所属的角色类来体现对象所扮演的角色，因此它所能表达的语义非常有限。本发明另辟蹊径，通过指定角色的角色标识来对角色进行更详尽的说明并将其嵌套在关系所产生的上下文中进而生成更丰富、翔实的上下文。此外，角色关系可以派生同名的角色关系类来表示参与了关系且扮演了相应角色的对象集合，而且可以通过在角色关系上指定属性和关系来描述这些对象在上下文中所具有的特性。

二、对象的自然表示

本发明中使用的INM语义数据模型，将现实世界中一个实体的所有信息都集中地表示在一个对象中，而且一个对象可以隶属多个不同的类，隶属于不同分类的属性或关系嵌套在对象属于该分类的上下文中构成详尽的上下文语境信息。这样，既不需要像角色模型那样为了支持多刻面和简单的上下文语境信息表示而用一个对象实例和层次结构的角色实例来分散地表示现实世界一个实体的信息，也不需要像支持多分类的对象模型那样用给同名属性或关系改名的方法来解决隶属不同分类的相同属性或关系无法区分的问题。所以，INM语义数据模型中对象的表示与现实世界中实体的概念一一对应，表示更直接自然，更容易理解，更利于语义搜索的表达。

三、自然的层次与继承并自动获得上下文语境信息

INM语义数据模型中有三种层次，分别是：对象类层次，角色关系层次和角色关系类层次。这三种层次都存在继承，其中，对象类的继承和面向对象模型类似，另外两种层次的继承则与其他模型不同。

为了表示对象之间的复杂关系，角色关系可以进一步特化为角色关系层次并且每一个角色关系可以有一个或多个普通属性用来表述角色关系本生的特性。INM语义数据模型支持角色关系在模式级别和实例级别的继承或覆盖。在模式级别，每一个角色关系层次中的子关系继承或覆盖其父关系的普通属性。在实例级别，每一个角色关系上都有与其最相关的普通属性值，任何角色子关系都可以继承或覆盖其角色父关系上的属性。

角色关系类层次由角色关系层次派生而来，其中根节点是对应角色关系层次目标类的子类。首先，层次中的每一个角色关系类继承或覆盖其对应角色关系的目标类的普通属性、普通关系和角色关系。其次，若对应角色关系层次的目标类是对象类，根节点角色关系类要将自己的上下文相关属性和关系嵌套在其上下文中得到其上下文语境信息；若对应角色关系层次的目标类是角色关系类，根节点角色关系类要将自己的上下文语境信息嵌套在其目标类的上下文语境信息中得到其上下文语境信息。最后，对于角色关系类层次内部的继承，子类要继承或覆盖其父类的上下文、上下文相关属性和关系，然后将上下文相关属性和关系嵌套在其上下文中得到其上下文语境信息。

四、自动地维护对象的各种关系及其逆关系的一致性

INM语义数据模型提供对参与关系的两个对象之间一致性内置语义的支持，即：能够自动地维护对象的各种关系及其逆关系的一致性，这主要体现在对对象的关系进行添加、删除、修改操作时只需要在关系的一边操作，INM语义数据模型即会自动地维护其逆关系。现有的数据模型都无法支持这一特性，因为它们需要繁琐的人工操作。

实施例：

参见图1-图2，图1-图2针对的是本发明中的权利要求1-3，即一种面向复杂关系和上下文语境信息的语义数据模型；所述语义数据模型采取角色关系表示对象之间的复杂关系并自动获取上下文语境信息。

所述角色关系包括角色和关系两重作用；

所述关系的作用是指：先形成层次结构并指定其逆关系，再根据该逆关系生成由关系所产生的上下文。

所述角色的作用是指：先指定角色的角色标识来对角色进行更详尽的说明，同时，将该角色嵌套在关系所产生的上下文中进而生成更丰富、翔实的上下文。

所述角色关系派生出同名的角色关系类，该角色关系类表示参与了关系且扮演了相应角色的对象集合，该对象集合在上下文中所具有的特性能够通过在角色关系上指定的上下文属性和上下文关系来进行描述。

对象类用来描述对象静态方面的特性，它可以形成静态类层次并且支持继承或覆盖。对象类根据其能否被实例化又分为抽象对象类和实体对象类，抽象对象类不能被实例化而实体对象类可以被实例化。图1中的平行四边形所示的“大学”是抽象对象类，其子类是分别用正方形所示的“私立大学”和“公立大学”，他们形成静态类层次。

图1中椭圆所示的“校领导”、“校长”、“副校长”分别是从“大学”到“人”的角色关系。

作为“关系的作用”它们形成层次结构：校领导-＞{校长，副校长}，这种层次结构之间用角色关系层次连接符连接。

“逆关系”是“工作单位”(注意：逆关系叫上下文关系)。由逆关系“工作单位”所产生的上下文在图2中角色关系所派生的同名的角色关系类中。“办公室”和“任期”是用来描述这三个角色关系作为关系特性的属性。

作为角色的作用，“校领导”、“校长”、“副校长”这三个角色关系上的角色标识分别是“职务”，“职务”分别是这三个角色关系作为角色这种作用更详尽的一种说明，即进一步解释“校领导”、“校长”、“副校长”是“人”的一种什么角色。将这三种角色分别嵌套在逆关系“工作单位”所产生的各自的上下文中进而生成更丰富、翔实的上下文。(因为这些信息在三者派生的同名的角色关系类中，所以也在后面说明)。

图2中，圆角矩形所示的“校领导”、“校长”、“副校长”角色关系类是椭圆所示的“校领导”、“校长”、“副校长”角色关系所派生的同名的角色关系类。它们分别表示参与了“校领导”、“校长”、“副校长”这三种关系并且扮演了这三种角色的人的集合。

它们分别有上下文关系“工作单位”连向“大学”，这种关系看作是“校领导”、“校长”、“副校长”这三个关系的逆关系所产生的上下文。从工作单位分别有角色标识“职务”连向角色关系“校领导”、“校长”、“副校长”，它们可以看作是更丰富、翔实的上下文。概念上我们可以将这种翔实的上下文描述为“校长”是工作单位是大学、且在该工作单位下职务是校长的一类人。对于“校领导”和“副校长”也类似。

在“校领导”的角色标识“职务”下有属性“开始年份”，在图1中它指定在“校领导”角色关系上，是用来描述角色关系类“校领导”这一类对象集合在“工作单位是大学、职务是校领导”这种上下文中所具有的特性。

参见图3，图3针对的本发明中的权利要求4，即为所述对象上集中了现实世界中一个实体的所有信息；所述对象可隶属于多个不同的类，且可将隶属于不同分类的属性或关系嵌套在对象属于该分类的上下文中构成详尽的上下文语境信息。

图3是完全符合图2的实例示例(所谓完全符合就是图2是模式，图3实例的结构与之一一对应)，它描述了现实世界中的三个实体MIT、Bob、Ben的信息。图中用对象隶属类连接符从对象指向各自所属的分类，即：MIT指向对象类“私立大学”，Bob和Ben分别指向角色关系类“校长”和“副校长”。语义上表示MIT是一所私立大学，Ben是一个副校长，Bob是一个校长。

图中对象MIT的解释是：MIT有对象隶属类连接符指向“私立大学”，表示MIT是一所私立大学；MIT下有角色关系层次：校领导-＞{校长，副校长}，“校长”和“副校长”分别有角色关系连接符指向对象Bob和Ben表明Bob和Ben分别是MIT的校长和副校长。角色关系“校领导”上有属性“任期”，其值是3表明MIT校领导的任期是3；角色关系“校长”上有属性“任期”和“办公室”，其值分别是2和L-202，表明MIT校长的任期是2，办公室是L-202；角色关系“副校长”上有属性“办公室”，其值是L-201表明MIT副校长的办公室是L-201。

图中对象Bob的解释是：Bob有对象隶属类连接符指向“校长”表明Bob是一位校长；Bob有上下文关系连接符指向“MIT”且关系名是“工作单位”表明Bob作为校长其工作单位是MIT；从“工作单位”这个上下文关系连接符有角色连接符指向角色关系“校长”且角色标识是“职务”表明Bob的工作单位是MIT，且上下文下职务是校长；角色连接符“职务”有上下文相关属性开始年份，其值是2007，表明Bob在工作单位是MIT、职务是校长、这种上下文中开始的年份是2007年。

对Ben的解释情况也类似。

参见图4-图7，图4-图7针对的是本发明中的权利要求5，即为所述参与关系的两个对象之间设置有一致性内置语义的支持，该一致性内置语义的支持是指能够自动地维护对象的各种关系及其逆关系的一致性，即当对对象的关系进行添加、删除、修改操作时，只需要在关系的一边操作，语义数据模型就会自动地维护其逆关系。

在INM语义数据模型中，任何关系都可能有逆关系。角色关系与上下文关系互逆、普通关系和普通关系或上下文相关关系互逆、上下文相关关系和普通关系或上下文相关关系互逆。

内置语义的一致性主要体现在三个方面：

1、一个对象的角色关系与其对应的逆上下文语境信息中的上下文必须一致。

图4左，MIT有角色关系层次“学生-＞本科生”，“本科生”的角色关系连接符指向的是Ada，表示的语义是MIT的本科生是Ada。

图4右，Ada有上下文相关关系“就读于”指向MIT，进而有角色连接符指向“本科生”，其角色标识是“身份”，表示的语义是Ada就读于MIT、其身份是本科生。

对于该例子而言，当添加、删除、修改图4左所示的MIT的角色关系时，语义数据模型就会自动地添加、删除、修改图4右所示的MIT这个对象的角色关系的目标对象即Ada的上下文，反之亦然，从而自动维护角色关系与其对应的逆上下文的一致性。

2、一个对象的普通关系与其对应的逆普通关系或逆上下文语境信息中的上下文相关关系必须一致。

图5左，MIT有普通关系“开设课程”指向对象“高级数据库”，表示的语义是MIT开设高级数据库课程。

图5右，高级数据库有普通关系“开课单位”指向“MIT”，表示的语义是高级数据的开课单位是MIT。

对于该例子而言，当添加、删除、修改图5左所示的MIT的普通关系时，语义数据模型就会自动地添加、删除、修改图5右所示的MIT这个对象的普通关系的目标对象“高级数据库”的普通关系“开课单位”，反之亦然。

图6左，“高级数据库”有普通关系“选课者”指向对象Ann，表示的语义是高级数据库的选课者是Ann。

图6右，Ann的上下文语境信息中(所谓上下文语境信息就是右图所示的所有内容)有上下文相关关系“选修课程”从其就读于MIT、身份为研究生这种上下文指向“高级数据库”，表示的语义是Ann就读于MIT、其身份是硕士生，在这种上下文中Ann选修高级数据库课程。

对于该例子而言，当添加、删除、修改图6左所示的高级数据库的普通关系时，语义数据模型就会自动地添加、删除、修改图6右所示的Ann这个对象的上下文语境信息中的上下文相关关系选修课程，反之亦然。

3、一个对象的上下文语境信息可以看成两部分，一部分是上下文，一部分是嵌套在上下文中的上下文相关关系。对于对象的上下文，它必须与对应的逆角色关系保持一致，而对于嵌套在上下文中的上下文相关关系，它必须与对应的逆普通关系或上下文相关关系保持一致。

图7.1中，Amy有上下文关系“就读于”指向MIT，进而有角色连接符指向角色关系“博士生”其角色标识是“身份”，在这种上下文中有两个上下文相关关系分别是“选修课程”和“导师”，它们分别指向“高级数据库”和Bob。这个图完整地表示了Amy的上下文语境信息，其中虚线框部分是上下文，剩下的部分是上下文相关关系，表示的语义是Amy就读于MIT、身份是博士生，在这种上下文中Amy选修了“高级数据库课程”，导师是Bob。

图7.2中，MIT有角色关系层次“学生-＞研究生-＞博士生”，博士生的角色连接符指向的是Amy。表示的语义是MIT的博士生是Amy。

图7.3中，“高级数据库”有普通关系“选课者”指向对象Amy，表示的语义是高级数据库的选课者是Amy。

图7.4中，Bob有上下文关系“工作单位”指向MIT，有角色连接符指向角色关系“教师”，其角色标识是“职业”，进而有角色连接符指向角色关系“教授”，其角色标识是“职称”，在这种上下文中有上下文相关关系“指导研究生”指向Amy，表示的语义是Bob的工作单位是MIT、职业是教师、职称是教授，在这种上下文中他指导研究生Amy。

对于该例子而言，当添加、删除、修改图7.1所示的Amy的上下文语境信息，语义数据模型就会自动地添加、删除、修改图7.2所示的MIT的角色关系，它与图7.1中的上下文部分(即：虚线框所示的部分)保持一致；也会自动地添加、删除、修改图7.3所示的“高级数据库”的普通关系选课，它与7.1所示的Amy的上下文语境信息中的上下文相关关系“选修课程”保持一致；还会自动地添加、删除、修改图7.4所示的Bob的上下文语境信息中的上下文相关关系“指导研究生”，它与7.1所示的Amy的上下文语境信息中的上下文相关关系“导师”保持一致。

参见图8，图8针对的是本发明中的权利要求6，即为所述语义数据模型支持三种层次及其继承，分别是：对象类层次，角色关系层次和角色关系类层次。

图8.1是对象类层次，表示的含义是“私立大学”和“公立大学”是“大学”的子类。

图8.2是角色关系层次，表示的含义是“校长”和“副校长”是“校领导”的子关系。

图8.3是角色关系类层次，表示的含义是“校长”类和“副校长”类是“校领导”类的子类。该层次由图8.2对应的角色关系层次派生而来。

参见图9-图10，图9-图10针对的是本发明中的权利要求7，即为所述角色关系进一步特化为角色关系层次，且每一个角色关系都可配有一个或多个普通属性以表述角色关系本身的特性；

所述角色关系层次支持角色关系在模式级别和实例级别的继承或覆盖，即指：在模式级别，每一个角色关系层次中的子关系继承或覆盖其父关系的普通属性；在实例级别，每一个角色关系上都可有与其最相关的普通属性值，任何角色子关系可以继承或覆盖其角色父关系上的属性。

在模式级别：图9中椭圆形所示的角色关系“校领导”进一步特化为“校长”和“副校长”，即“校长”和“副校长”是“校领导”的子关系，三者形成角色关系层次结构。“校领导”配有属性“办公室”和“任期”，子关系“校长”和“副校长”分别继承“校领导”的属性“办公室”和“任期”。

在实例级别：图10是符合图9模式的实例，“校领导”上配有与之最相关的普通属性“任期”，“副校长”上配有“办公室”，“校长”上配有“任期”和“办公室”，“副校长”继承其父关系“校领导”的任期3，而“校长”覆盖了其父关系“校领导”上的任期，从3变为2。

参见图11，图11针对的是本发明中的权利要求8，即为所述角色关系类层次由角色关系层次派生而来，其根节点对应角色关系层次中目标类的直接子类；所述角色关系类层次中的每一个角色关系类都继承或覆盖其对应角色关系的目标类的普通属性、普通关系和角色关系。

图11中下方的圆角矩形所示的角色关系类“学生”、“研究生”、“硕士生”、“博士生”和“本科生”由图11中上方的椭圆形所示的“学生”、“研究生”、“硕士生”、“博士生”和“本科生”对应的角色关系派生而来，而且角色关系类的层次结构与派生它的角色关系层次结构完全一致。其中，根节点“学生”是角色关系层次“学生-＞{研究生-＞{硕士生，博士生}，本科生}”的目标类“人”的直接子类。角色关系类层次中的每一个角色关系都继承“人”的普通属性“年龄”及普通关系“籍贯”。

参见图12，图12针对的是本发明中的权利要求9，即为所述角色关系类层次内部的继承是指：子类先要继承或覆盖其父类的上下文、上下文相关属性和上下文相关关系，再将上下文相关属性和上下文相关关系嵌套在其上下文中得到其上下文语境信息。

图12是只包含“学生-＞本科生”角色关系层次的示例，图12的下半部是对应的角色关系类层次，角色关系类内部的继承是指圆角矩形所示的“学生-＞本科生”这个层次内部的继承。具体而言，子类“本科生”要先继承其父类“学生”的上下文相关属性“学号”，覆盖其父类“学生”的上下文相关关系“选修课程”(因为父类“学生”和子类“本科生”的“选修课程”的目标类不同)。“本科生”的上下文相关属性“学号”和上下文相关关系“选修课程”嵌套在“本科生”的上下文“就读于：大学[身份：本科生]”中。嵌套在图中表现为这些属性和关系在“本科生”的上下文中的角色连接符下。

参见图13，图13针对的是本发明中的权利要求10，即为所述对应角色关系层次中目标类包括对象类与角色关系类两种，若对应角色关系层次中目标类是对象类，则根节点角色关系类要将自己的上下文相关属性和上下文相关关系嵌套在其上下文中以得到其上下文语境信息；若对应角色关系层次的目标类是角色关系类，根节点角色关系类要将自己的上下文语境信息嵌套在其目标类的上下文语境信息中得到其上下文语境信息。

图13中：椭圆所示的“学生-＞本科生”角色关系层次的目标类是对象类“人”，所以由该角色关系层次派生而来的圆角矩形所示的角色关系类层次的根节点“学生”的上下文相关属性“学号”和上下文相关关系“选修课程”在上下文关系连接符“就读于”下，即：两者嵌套在其上下文“就读于：大学”中。最后构成“学生”的上下文语境信息：就读于大学[@学号：String，选修课程：课程]。

椭圆所示的“运动员”角色关系的目标类是角色关系类“本科生”，所以由角色关系“运动员”派生而来的圆角矩形所示的“运动员”角色关系类有上下文关系连接符指向“大学”，关系名是“就读于”，进而有角色连接符指向“本科生”，其角色标识是“身份”，这两者的嵌套得到的是“运动员”的父类“本科生”的上下文，“运动员”要将其上下文语境信息嵌套在“本科生”的上下文下，即：从角色标识为“身份”角色连接符有上下文关系连接符指向“校队”，关系名是“参加”；进而有角色连接符指向“运动员”，其角色标识是“作为”；上下文相关属性“开始年份”在以“作为”为角色标识的角色连接符下。这样最终得到“运动员”的上下文语境信息：就读于：大学[身份：本科生[@学号：String，选修课程：课程，参加：校队[作为运动员[@开始年份：Int]]]]。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (10)

1.一种面向复杂关系和上下文语境信息的语义数据模型，其特征在于：所述语义数据模型采取角色关系表示对象之间的复杂关系并自动获取上下文语境信息。

2.根据权利要求1所述的一种面向复杂关系和上下文语境信息的语义数据模型，其特征在于：

所述角色关系包括角色和关系两重作用；

所述关系的作用是指：先形成层次结构并指定其逆关系，再根据该逆关系生成由关系所产生的上下文。

所述角色的作用是指：先指定角色的角色标识来对角色进行更详尽的说明，同时，将该角色嵌套在关系所产生的上下文中进而生成更丰富、翔实的上下文。

3.根据权利要求1或2所述的一种面向复杂关系和上下文语境信息的语义数据模型，其特征在于：所述角色关系派生出同名的角色关系类，该角色关系类表示参与了关系且扮演了相应角色的对象集合，该对象集合在上下文中所具有的特性能够通过在角色关系上指定的上下文相关属性和上下文相关关系来进行描述。

4.根据权利要求3所述的一种面向复杂关系和上下文语境信息的语义数据模型，其特征在于：所述对象上集中了现实世界中一个实体的所有信息；所述对象可隶属于多个不同的类，且可将隶属于不同分类的属性或关系嵌套在对象属于该分类的上下文中构成详尽的上下文语境信息。

5.根据权利要求4所述的一种面向复杂关系和上下文语境信息的语义数据模型，其特征在于：所述参与关系的两个对象之间设置有一致性内置语义的支持，该一致性内置语义的支持是指能够自动地维护对象的各种关系及其逆关系的一致性，即当对对象的关系进行添加、删除、修改操作时，只需要在关系的一边操作，语义数据模型就会自动地维护其逆关系。

6.根据权利要求5所述的一种面向复杂关系和上下文语境信息的语义数据模型，其特征在于：所述语义数据模型支持三种层次及其继承，分别是：对象类层次，角色关系层次和角色关系类层次。

7.根据权利要求6所述的一种面向复杂关系和上下文语境信息的语义数据模型，其特征在于：所述角色关系进一步特化为角色关系层次，且每一个角色关系都可配有一个或多个普通属性以表述角色关系本身的特性；

所述角色关系层次支持角色关系在模式级别和实例级别的继承和覆盖，即指：在模式级别，每一个角色关系层次中的子关系继承或覆盖其父关系的普通属性；在实例级别，每一个角色关系上都可有与其最相关的普通属性值，任何角色子关系可以继承或覆盖其角色父关系上的属性。

8.根据权利要求6或7所述的一种面向复杂关系和上下文语境信息的语义数据模型，其特征在于：所述角色关系类层次由角色关系层次派生而来，其根节点对应角色关系层次中目标类的直接子类；所述角色关系类层次中的每一个角色关系类都继承或覆盖其对应角色关系的目标类的普通属性、普通关系和角色关系。

9.根据权利要求8所述的一种面向复杂关系和上下文语境信息的语义数据模型，其特征在于：所述角色关系类层次内部的继承是指：子类先要继承或覆盖其父类的上下文、上下文相关属性和上下文相关关系，再将上下文相关属性和上下文相关关系嵌套在其上下文中得到其上下文语境信息。

10.根据权利要求9所述的一种面向复杂关系和上下文语境信息的语义数据模型，其特征在于：所述对应角色关系层次中目标类包括对象类与角色关系类两种，若对应角色关系层次中目标类是对象类，则根节点角色关系类要将自己的上下文相关属性和上下文相关关系嵌套在其上下文中以得到其上下文语境信息；若对应角色关系层次的目标类是角色关系类，根节点角色关系类要将自己的上下文语境信息嵌套在其目标类的上下文语境信息中得到其上下文语境信息。

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