Document Type Definitions (DTDs)
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- Anke Kruse
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1 Document Type Definitions (DTDs) Prof. Dr.-Ing. Robert Tolksdorf & Marko Harasic Freie Universität Berlin Institut für Informatik Netzbasierte Informationssysteme
2 Sprachfamilie Quelle: 2
3 Motivation <book> <title>my Life and Times</title> oder so? <authors> <Book> <author> <first>paul</first> <last>mccartney</last> </author> </authors> <date> <year>1998</year> <month>july</month> </date> <isbn> </isbn> <publisher>mcmillin Publishing</publisher> </book> so? <Title>My Life and Times</Title> <Author>Paul McCartney</Author> <Date>July, 1998</Date> <ISBN> </ISBN> <Publisher>McMillinPublishing</Publisher> </Book> einheitliches Format nötig Format sollte durch XML- Prozessor validierbar sein 3
4 Typen von Daten im Netz Strukturiert: Datenbanken Binär: A/V Binär: Word RTF ASCII Postscript Textbasiert Semistrukturiert HTML XML 4
5 Typen von XML Dokumenten XML Dokumente (wohlgeformt) mein.xml books.xml index.xhtml XHTML Vokabular info.xhtml zeichnung.svg SVG Vokabular clipart.svg 5
6 Dokument-Typ Typ von erlaubten XML-Dokumenten = "XML-Sprache" Schnittstelle Dokument-Typ Objekt Objekt Objekt XML-Dokument XML-Dokument XML-Dokument Dokument-Typ definiert mit einer DTD, einem XML-Schema oder ähnlichen Formalismen 6
7 Spezifische Formate prinzipieller Aufbau von Dokumenten: Welche Elemente/Attribute? Datentypen der Inhalte: Welche Inhalte? <Book> <Title> PCDATA </Title> <Author> PCDATA </Author> <Date> PCDATA </Date> <ISBN> PCDATA </ISBN> <Publisher> PCDATA </Publisher> </Book> konkrete Inhalte werden nicht beschrieben Klasse von erlaubten XML-Dokumenten 7
8 Document Type Definitions (DTDs)
9 Wie sieht eine DTD hierfür aus? <BookStore> <Book> <Title>My Life and Times</Title> <Author>Paul McCartney</Author> <Date>July, 1998</Date> <ISBN> </ISBN> <Publisher>McMillin Publishing</Publisher> </Book> </BookStore> BookStore soll mindestens ein Buch enthalten. ISBN optional alle anderen Kind-Elemente obligatorisch 9
10 Die DTD für das Beispiel-Dokument <!ELEMENT BookStore (Book+)> <!ELEMENT Book (Title, Author, Date, ISBN?, Publisher)> <!ELEMENT Title (#PCDATA)> <!ELEMENT Author (#PCDATA)> <!ELEMENT Date (#PCDATA)> <!ELEMENT ISBN (#PCDATA)> <!ELEMENT Publisher (#PCDATA)> ähnelt einer kontextfreien Grammatik <!ELEMENT Name Content-Modell> Element-Deklaration 10
11 Elementdeklaration: Datentypen für Inhalte Element: Ausdruck über Elemente mit Symbolen, + *? #PCDATA: unstrukturierter Inhalt ohne reservierte Symbole (<,&) <!ELEMENT Title (#PCDATA)> EMPTY: leerer Inhalt, Element kann Attribute haben <!ELEMENT hr EMPTY>:<hr height="3"/> ANY: beliebiger Inhalt (strukturiert, unstrukturiert, gemischt oder leer) <!ELEMENT Absatz ANY> Keine gewohnten Datentypen wie INTEGER oder FLOAT 11
12 Deklaration von BookStore <!ELEMENT BookStore (Book+)> +: n Wiederholungen mit n > 0. *: n Wiederholungen mit n 0. <BookStore> <Book> </Book> <Book> </Book> </BookStore> BookStore hat mindestens ein Kind Book Außer Book darf BookStore keine anderen Kind- Elemente haben. 12
13 Rekursive Deklarationen <!ELEMENT BookStore (Book (Book, BookStore))> Bookstore besteht aus genau einer der Alternativen: genau ein Kind-Element Book zwei Kind-Elemente: Book und BookStore : Auswahl, genau eine der beiden Alternativen, : Sequenz von Elementen. Beachte: Rekursive Deklaration nicht äquivalent zur vorherigen, iterativen Definition! 13
14 Rekursive vs. iterative Deklaration <BookStore> <Book> </Book> <Book> </Book> <Book> </Book> </BookStore> <BookStore> <Book> </Book> <BookStore> <Book> </Book> <BookStore> <Book> </Book> </BookStore> </BookStore> </BookStore> BookStore mit 3 Büchern <!ELEMENT BookStore (Book+)> BookStore mit 3 Büchern <!ELEMENT BookStore (Book (Book, BookStore))> 14
15 Die DTD für das Beispiel-Dokument <!ELEMENT BookStore (Book+)> <!ELEMENT Book (Title, Author, Date, ISBN?, Publisher)> <!ELEMENT Title (#PCDATA)> <!ELEMENT Author (#PCDATA)> <!ELEMENT Date (#PCDATA)> <!ELEMENT ISBN (#PCDATA)> <!ELEMENT Publisher (#PCDATA)> 15
16 Deklaration von Book <!ELEMENT Book (Title, Author, Date, ISBN?, Publisher)> Title, Author, Date, ISBN und Publisher (in dieser Reihenfolge) Kind-Elemente von Book außer diesen keine anderen Kind-Elemente <Book> <Title> </Title> <Author> </Author> <Date> </Date> <ISBN> </ISBN> <Publisher> </Publisher> </Book>? : optional 16
17 Die DTD für das Beispiel-Dokument <!ELEMENT BookStore (Book+)> <!ELEMENT Book (Title, Author, Date, ISBN?, Publisher)> <!ELEMENT Title (#PCDATA)> <!ELEMENT Author (#PCDATA)> <!ELEMENT Date (#PCDATA)> <!ELEMENT ISBN (#PCDATA)> <!ELEMENT Publisher (#PCDATA)> 17
18 Deklaration von Title etc. <!ELEMENT Title (#PCDATA)> <!ELEMENT Author (#PCDATA)> <!ELEMENT Date (#PCDATA)> <!ELEMENT ISBN (#PCDATA)> <!ELEMENT Publisher (#PCDATA)> <Title>My Life and Times</Title> <Author>Paul McCartney</Author> <Date>July, 1998</Date> <ISBN> </ISBN> <Publisher>McMillin Publishing</Publisher> 18
19 Verschachtelungen beliebige Verschachtelung von Sequenz, Auswahl,?, *, + und Rekursion erlaubt Beispiel: <!ELEMENT Chap (Title, (Para Chap)+)> <!ELEMENT Para ANY> <!ELEMENT Title (#PCDATA)> <Chap> <Title>Kap1</Title> <Para>Ein Absatz</Para> <Chap> <Title>Kap1.1</Title> <Para> </Para> </Chap> <Para> </Para> <Chap> <Title>Kap1.2</Title> <Para> </Para> </Chap> </Chap> 19
20 Einschränkung der Verschachtelung Beispiel: ((b, c) (b, d)) ist nicht-deterministisch Grund: Wenn erstes Element = b, dann kann XML- Prozessor keine der beiden Alternativen ausschließen. XML erlaubt nur deterministische Content Modelle jedes nicht-deterministische Content Modell kann in ein äquivalentes deterministisches umgeformt werden Beispiel: ((b, c) (b, d)) = (b, (c d)) 20
21 DTDs: Attribut-Deklaration
22 Deklaration von Attributen <!ATTLIST BookStore version CDATA #IMPLIED> <!ATTLIST Elementname > AttrName1 AttrTyp1 Attrbeschr1 AttrName2 AttrTyp2 Attrbeschr2 Attribut- Deklarationen 22
23 Deklaration von Attributen <!ATTLIST BookStore version CDATA #IMPLIED> <BookStore version="1.0"> </BookStore> BookStore hat Attribut version Außer version hat BookStore keine weiteren Attribute CDATA: Attribut-Wert = String ohne <, &, ', " Beachte: nicht verwechseln mit <![CDATA[ ]]> daher Entity References für <, & und ' bzw. " verwenden 23
24 Aufzählungstypen <!ATTLIST Author gender (male female) "female"> hier statt CDATA Aufzählungstyp: Attribut gender hat entweder Wert male oder female. "female" ist Standard-Wert von gender. 24
25 Weitere Datentypen für Attribute Zusätzlich zu CDATA (Strings) und Aufzählungstypen: NMTOKEN: String, der Namenskonventionen (grob) von XML entspricht ID: eindeutiger Bezeichner, der Namenskonventionen von XML entspricht IDREF: Referenz auf einen eindeutigen Bezeichner 25
26 NMTOKEN Leerzeichen nicht zulässig eignet sich somit dazu Werte mit Leerzeichen auszuschließen <!ELEMENT Datei EMPTY> <!ATTLIST Datei Name NMTOKEN #REQUIRED> <Datei Name="readme.txt"/> <!ELEMENT Woerterbuch (#PCDATA)> <!ATTLIST Woerterbuch ISBN NMTOKEN #REQUIRED> <Woerterbuch ISBN=" "> Deutsches Wörterbuch </Woerterbuch> Beispiel von: 26
27 ID/IDREF <!ATTLIST Author key ID #IMPLIED keyref IDREF #IMPLIED> Wert des Attributes key muss eindeutig sein: Zwei Attribute vom Typ ID dürfen nie gleichen Wert haben Wert von keyref muss gültige Referenz sein: keyref muss Wert eines Attributes vom Typ ID sein 27
28 Beispiel <BookStore> <Book> <Title>Text</Title> <Author key="k1">text</author> <Date>Text</Date> <Publisher pkey="p1">text</publisher> </Book> <Book> <Title>Text</Title> <Author keyref="k1"/> <Date>Text</Date> <Publisher pkey="p1">text</publisher> </Book> </BookStore> Wert k1 muss eindeutig sein: kein anderes Attribut vom Typ ID darf diesen Wert haben. Referenz k1 muss existieren: ein Attribut vom Typ ID muss den Wert k1 haben. 28
29 Optionale / erforderliche Attribute <!ATTLIST BookStore version CDATA #FIXED "1.0"> #FIXED: Attribut hat immer den gleichen Wert #IMPLIED: Attribut optional #REQUIRED: Attribut obligatorisch 29
30 DTDs: Entitäten
31 XML Entitäten Vom letzten Mal: Entity References in XML: & & < < > > ' " Entities sind Abkürzungen für Zeichenfolgen In DTDs selbst definierbar 31
32 Deklaration von Entitäten <!ENTITY author "Robert Tolksdorf"> <!ENTITY Name Definition > Verwendung: <Fusszeile>Autor: &author</fusszeile> Import aus externen Definitionen: <!ENTITY fub SYSTEM " <!ENTITY c PUBLIC "-//W3C//TEXT copyright//en" " General Entity zur Verwendung in Dokumenten 32
33 Deklaration von internen Entitäten <!ENTITY % t "(#PCDATA)"> <!ENTITY % Name Definition > Internal Entity zur Verwendung in DTDs Verwendung: <!ELEMENT Fusszeile %t;> Import aus externen Definitionen: <!ENTITY % fu-attribs SYSTEM " <!ENTITY % Shape PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN" " %fu-attribs; übernimmt alle Definitionen aus der Datei 33
34 DTDs: Deklaration von Dokument-Typ
35 Deklaration des Dokument-Typs (Document Type Declaration) vollständige DTD intern im XML-Dokument <!DOCTYPE Wurzel-Element [ ]> ein Verweis auf eine externe DTD im XML-Dokument <!DOCTYPE Wurzel-Element SYSTEM "DTD"> oder <!DOCTYPE Wurzel-Element PUBLIC "DTD" "URL" > Dokument-Typ direkt nach XML-Deklaration einfügen 35
36 Interne DTD <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <!DOCTYPE BookStore [ <!ELEMENT BookStore (Book+)> <!ELEMENT Book (Title, Author, Date, ISBN?, Publisher)> <!ELEMENT Title (#PCDATA)> <!ELEMENT Author (#PCDATA)> <!ELEMENT Date (#PCDATA)> <!ELEMENT ISBN (#PCDATA)> <!ELEMENT Publisher (#PCDATA)> ]> <BookStore> </BookStore> 36
37 Externe DTD <!DOCTYPE Wurzel-Element SYSTEM "DTD"> <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <!DOCTYPE BookStore SYSTEM "Bookstore.dtd"> <BookStore> </BookStore> <?xml version="1.0" encoding="utf-16"?> <!DOCTYPE Book SYSTEM "Book.dtd"> <Book> </Book> Dokument-Typ Deklaration 37
38 DTDs: Wohlgeformt & zulässig
39 Wohlgeformheit vs. Zulässigkeit wohlgeformt (well formed): XML-Dokument entspricht Syntaxregeln von XML zulässig (valid) bzgl. einer DTD: 1. Wurzel-Element des XML-Dokumentes in DTD deklariert 2. Wurzel-Element hat die in der DTD festgelegte Struktur 39
40 Nachteile von DTDs keine XML-Syntax, eigener Parser nötig sehr wenige Datentypen keine eigenen Datentypen definierbar keine Namensräume: DTDs können nur dann kombiniert werden, wenn es keine Namenskonflikte gibt! keine Vererbungshierarchien für Typen 40
41 Und noch ein Nachteil Sequenzen einfach zu definieren: <!ELEMENT Book (Title, Author)> Aber: Soll Reihenfolge der Kind-Elemente egal sein, müssen alle Permutationen explizit aufgezählt werden: <!ELEMENT Book ((Title, Length) (Length, Title))> nicht praktikabel: bei n Kind-Elementen n! Permutationen 41
42 DTDs Zusammenfassung DTD deklariert das erlaubte Vokabular DTD definiert für jedes Element ein Content-Modell Content-Modell legt fest: Elemente oder Daten Reihenfolge & Anzahl von Elementen/Daten innerhalb eines Elements Pflicht oder optionale Elemente DTD deklariert für jedes Element eine Menge von erlaubten Attributen 42
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