XML-Anfragesprachen XQuery

Transkript

1 XML-nfragesprachen XQuery Holger Meyer University of Rostock atabase Research Group XML-nfragesprachen p.1/42

2 Inhalt XML-nfragesprachen nforderungen XML-nfragesprachen Grundoperationen XQuery XML Query Language XML Update-Sprachen Zusammenfassung XML-nfragesprachen p.2/42

3 nforderungen XML-nfragesprachen nach Maier et al, weitere siehe W3/XML Query bgeschlossenheit losure property, XML ist sowohl inals auch usgabe inbettung von nfragen in XML und umgekehrt mbedding, nfragen lassen sich in XML einbetten, XML-Fragmente können in nfrage enthalten sein Beliebiger Ort der Verarbeitung Server-side processing, bgeschlossenheit und Kontextfreiheit Optionales Schema (T) Bearbeitung muß nicht an das Vorhandensein eines Schemas gebunden sein, kann aber zur Optimierung genutzt werden XML-nfragesprachen p.3/42

4 nforderungen (2) rhaltung von Reihenfolge und nthaltensein ordnungserhaltend: ocument ordering, Nesting Maschinengenerierbarkeit von nfragen leichte Generierung von nfragen durch Programme, GUI,... Traversierung von Hyperlinks Unterstützung von Hypertextstrukturen, d. h. Folgen von Hyperlinks, minimal: Unterstützung von XML-Links (I/IRF) und XLinks erweiterbares Typkonzept Unterstützung eines erweiterbaren Typkonzeptes, notwendig z.b. für Vergleichsoperatoren auf unterschiedlichen Typen lgebra algebraische Grundlage, Vollständigkeit, bgeschlossenheit, Orthogonalität, Optimierbarkeit, Implementierung XML-nfragesprachen p.4/42

5 Grundoperationen Mindestforderung, nach W3/XML/QL98/avid Maier Selektion Selektion eines okumentes oder okumentelementes anhand Inhalt, Struktur oder ttribute xtraktion und Reduktion gezielte xtraktion von Subelementen eines okumentes, Löschen ausgewählter Subelemente eines lementes Kombination und Restrukturierung Zusammenfassen zweier oder mehrerer lemente in einem neuen lement, rzeugen einer neuen lementmenge, die nfrageergebnisse enthalten in atenbanken: lgebra zur Implementierung, Optimierung XML-nfragesprachen p.5/42

6 Selektion B F G I G B B I H H G G G G F G F F G F F G B F G B I H G F F G F F G XML-nfragesprachen p.6/42

7 xtraktion und Reduktion B F G I G B B I H H G G G G F G F F G F F G F G I I G G F G F F G XML-nfragesprachen p.7/42

8 Kombination und Restrukturierung B F G I G B B I H H G G G G F G F F G F F G X X X X X F G G G F G I I Y Y Y F F G XML-nfragesprachen p.8/42

9 Sprachvorschläge XPath 1.0, W3 XQuery 1.0 (und XPath 2.0) weitere: XSL, XQL XML-QL XML-GL, graphische nfragesprache IRQL, SQL-ufweichung für vage nfragen, Volltextoperationen SQL/MM, SQL-rweiterungen für ontent based retrieval XML Lorel... XML-nfragesprachen p.9/42

10 Sprachvergleich Kriterium XQL XML-QL XML Lorel XQuery Restructering ocuments Ordering Links Join Types I/IRF int,real,str,id/idref XML-nfragesprachen p.10/42

11 XQuery aktueller Vorschlag W3 für XML-nfragesprache basiert auf XPath Ähnlichkeit zu SQL Basiskonstrukt: FLWR-usdruck, steht für FOR-LT-WHR-RTURN FOR/LT: geordnete Liste von Tupeln gebundener Variablen WHR: eingeschränkte Liste von Tupeln gebundener Variablen RTURN: rgebniskonstruktion, Instanzen des XML Query data model XML-nfragesprachen p.11/42

12 XQuery Historie XPath 2.0 XQuery 1.0 XUpdate 2001 XML Schema 2000 Quilt 1999 XPath XQL XML QL OM 1997 XML XML-nfragesprachen p.12/42

13 XQuery Sprachüberblick funktionale Sprache usdrücke aus anderen usdrücken zusammengesetzt orthogonale nwendung unterschiedlicher usdruckstypen atenmodell ist geordneter Wald (ordered nodeset, Sequenz) B H B B H F G G I G G G G F G F F G I F F G XML-nfragesprachen p.13/42

14 XQuery Basiskonstrukte XML-inbettung in oder von XQuery usdrücke lementkonstruktoren zur rstellung oder bleitung neuer XML-lemente Pfadausdrücke (XPath 2.0) zur Selektion von okumentbestandteilen nwendung von datentypspezifischen Operatoren Funktionsaufrufe, neben Standardfunktionen nutzerdefinierte Funktionen XML-nfragesprachen p.14/42

15 XQuery Basiskonstrukte (2) FLWR-usdrücke, nfragen ähnlich zu SQL SFW- Blöcken bedingte nweisungen, zur Steuerung der uswertung von usdrücken quantifizierte usdrücke unter Verwendung der Quantoren LL und NY Test von atentypen und Typumwandlung XML-nfragesprachen p.15/42

16 Vorgehensweise bei Formulierung okumentzugriff mit document(url) Knotennavigation mit XPath Variablenbindung im Kontext existierender Bindungen Operationen auf den Sequenzen (geordnete Knotenmengen) rzeugung neuer Knoten infache nfragen: //zimmerausstattung document("pensionen.xml")//zimmertyp/preis XML-nfragesprachen p.16/42

17 XQuery usdrücke Konstanten und Variablen, Identifikatoren case-sensitive $x, "47.2", "Hello" Kommentare -- Kommentar -- Sequenzen (1, /a/b/c, "Hello") XML-nfragesprachen p.17/42

18 Pfadausdrücke mit XPath 2.0 rweiterungen gegenüber XPath: XML Schema Unterstützung, wesentlich bessere typisierten nfragemöglichkeiten (XPath 1.0 nur node-set, boolean, number, string) usdruck liefert Sequenz, hat Ordnung, ist flach, enthält einfache Typen oder Knoten, kann uplikate enthalten (XPath 1.0 kennt nur Knotenmengen) Bereichsausdrücke in Prädikaten, expr TO expr, Sequenzoperationen,... Variable oder Funktionsaufrufe (etwa document(url)) Pfadausdrücken voranstellen Semantik von Vergleichsoperationen (Werte, Vergleiche mit Sequenzen, Knotenidentität) XML-nfragesprachen p.18/42

19 XPath 2.0 Beispiele /hotel[name="hotel Hübner"]/zimmertyp[typ="Z"] = document("db.xml")/hotel[@name="hübner"] XML-nfragesprachen p.19/42

20 Operatoren und Funktionsaufrufe sum($a + 1, $b - 2), $zaus UNION $haus nutzerdefinierte Funktionen NMSP xf = " FIN FUNTION starthar($str) RTURNS xsd:string # sourcestr, startpos (1-based), length xf:substring($str, 1, 1) Hinweis: wenn $str Sequenz, dann auch Rückgabewert XML-nfragesprachen p.20/42

21 lementkonstrukturen reines XML, wird so in das rgebnis übernommen, wie es ist <zimmer typ="z"> <ausstattung>tv</ausstattung> </zimmer> XML mit geschachtelten usdrücken in { } <zimmer typ=" $z/@typ "> $zaus UNION $haus </zimmer> XML-nfragesprachen p.21/42

22 lementkonstrukturen (2) XML mit berechneten lement- und ttributnamen LMNT $z TTRIBUT $t Z LMNT $a "Minibar" Syntax nach raft Nov 2002 XML-nfragesprachen p.22/42

23 weitere XQuery usdrücke Sortierung mit ORR BY wenn nicht okumentordnung gewünscht wird FOR $h IN /hotel[name = "Hübner"] ORR BY zimmer/preis SNING RTURN $h Bedingte usdrücke IF expr THN expr LS expr Verwendung von Quantoren SOM var IN expr STISFIS expr VRY var IN expr STISFIS expr XML-nfragesprachen p.23/42

24 Typanpassungen Typprüfung mit INSTNOF und TYPSWITH expr INSTNOF type TYPSWITH ($ausstattung) S zimmeraus RTURN "Zimmer" S konferenzaus RTURN "Konferenz" FULT RTURN "Hotel" Typwandlung mit ST und TRT ST S type (expr) TRT S type (expr) XML-nfragesprachen p.24/42

25 FLWR-usdrücke allgemeine Struktur: FLWR-expr ::= (FOR-expr LT-expr)+ WHR-expr? RTURN-expr FOR-expr ::= FOR $var IN expr (, $var IN expr)* LT-expr ::= LT $var := expr (, $var := expr)* WHR-expr ::= WHR expr RTURN-expr ::= RTURN expr XML-nfragesprachen p.25/42

26 Variablen nach der erfolgten Bindung sind die Werte nicht mehr änderbar Variablenbindung nur innerhalb des aktuellen und aller eingeschlossenen nfrageausdrücke sichtbar wird usdruck verlassen, ist Variable ungebunden Zugriff auf ungebundenen Variablen usnahme wird hingegen Variable mehrfach gebunden, ist immer unmittelbar zuvor erfolgte Bindung sichtbar Typ einer Variablen ergibt sich aus Bindung Variablenbindung erfolgt in FOR- und LT-usdrücken XML-nfragesprachen p.26/42

27 LT-usdruck LT-usdruck bindet Menge von Werten die bei uswertung eines usdruckes expr entstehen geschlossen an eine Variable $var LT $var := expr [, $var := expr...] im einfachsten Fall folgt nach der LT-Klausel ein RTURN-usdruck liefert den Variableninhalt als rgebnis XML-nfragesprachen p.27/42

28 LT-usdruck (2) LT $z := //zimmertyp RTURN $z ieses einfache Beispiel wird in drei Schritten abgearbeitet: 1. Werte den XPath-usdruck //zimmertyp aus 2. Weise die resultierende Knotenmenge an die Variable $z zu (Variablenbindung) 3. Gebe die gesamte Sequenz von Knoten zurück XML-nfragesprachen p.28/42

29 FOR-Klausel Für jedes lement der rgebnismenge erfolgt eine Bindung an $var Wie bei LT können mehrere Variablen gebunden werden Variablen für alle untergeordneten usdrücke sichtbar FOR $var IN expr [, $var IN expr...] FOR $z IN //zimmertyp RTURN $z XML-nfragesprachen p.29/42

30 FOR-Klausel (2) barbeitung jedoch anders: $z wird jeweils an lemente der Sequenz (uswertung von //zimmertyp) gebunden Binden erfolgt mehrfach, für jeden Zimmertyp genau einmal Nachfolgende Klauseln werden für jede Iteration und Bindung einmal ausgewertet RTURN wird für jeden Schritt ausgewertet, Resultat zu einem Zwischenergebnis hinzugefügt ufsummierte Gesamtergebnis von RTURN wird am Schleifenende zurückgegeben XML-nfragesprachen p.30/42

31 Beispiel <hotel name="hotel Neptun"> <zimmertyp typ="z" preis="180" währung="m"/> <foto href="neptun01.jpeg"/> </hotel> <hotel name="hotel Hübner"> <zimmertyp typ="z" preis="150" währung="m"/> <zimmertyp typ="z" preis="180" währung="m"/> </hotel> <hotel name="pension räger"> <foto href="bild-pd01.jpeg"/> <foto href="bild-pd02.jpeg"/> </hotel> XML-nfragesprachen p.31/42

32 Beispiel (2) XQuery-nfrage: FOR $hotel IN //hotel RTURN $hotel/foto rgebnis: <foto href="neptun01.jpeg"/> <foto href="bild-pd01.jpeg"/> <foto href="bild-pd02.jpeg"/> XML-nfragesprachen p.32/42

33 Geschachtelte FOR-Klauseln <billighotels> FOR $h IN //hotel FOR $z IN $h/zimmertyp WHR <= 100 RTURN <hotel> <name> </name> <preis> </preis> </hotel> rgebnis: </billighotels> <billighotels> <hotel><name>...</name><preis>...</preis></hotel>. </billighotels> XML-nfragesprachen p.33/42

34 Geschachteltes FOR (2) <billighotels> FOR $h IN //hotel RTURN <hotel name= > FOR $z IN $h/zimmertyp WHR <= 100 RTURN <preis> </preis> </hotel> rgebnis: </billighotels> <billighotels> <hotel name="hotel Hübner"> <preis>...</preis>...</hotel>... </billighotels> XML-nfragesprachen p.34/42

35 Working rafts (11/2002) XML Query Requirements XML Query Use ases XQuery 1.0: n XML Query Language XQuery 1.0 and XPath 2.0 ata Model XQuery 1.0 Formal Semantics war XML Query lgebra XML Syntax for XQuery (XQueryX) Functions and Operators XML-nfragesprachen p.35/42

36 W3 Recommendation W3 Standards in Form von Recommendations 5 Schritte zu W3 Recommendation : Working raft Last all Working raft andidate Recommendation Proposed Recommendation W3 Recommendation XML-nfragesprachen p.36/42

37 XQuery-Implementierungen Kweelt von der University of Pennsylvania, rnaud Sahuguet, db.cis.upenn.edu/kweelt/ Fatdog Software, Howard Katz, XML Query emo, Microsoft, Michael Rys, msdn.microsoft.com/xml/ Software G, Jonathan Robie, Lucent Bell Labs, Jerome Simeon, XML evon 2001 GM armstadt, P. Fankhauser, XML evon 2001 Universität Rostock, Guido Rost, XML-nfragesprachen p.37/42

38 XML und Updates Ist: Transformation mit XSLT navigierender Zugriff von pplikation etwa mit OM Soll: knappe Beschreibung von Änderungen auch auf Mengen Ziel bkopplung von Speicherungsebene, logische atenunabhängigkeit Änderungsoperationen sollten Bestandteil einer vollständigen XML-nfragesprache sein weiter: Transaktionen,... XML-nfragesprachen p.38/42

39 xistierende nsätze ocument Object Model XML:B XUpdate, SiXML MMO-QL, logikbasierter nsatz (Pfad-Prädikaten-Kalkül) XML Lorel, OQL Updates für XQuery XML-nfragesprachen p.39/42

40 Updates für XQuery usgangsbasis: Bindung von Objekten an Variablen (im Sinne von XQuery): Kontextknoten FOR... WHR... UPT $x updateop INSRT content (BFOR FTR) $child LT $child RNM $child TO name RPL $child WITH content MOV $source (BFOR FTR) $child XML-nfragesprachen p.40/42

41 XQuery Update Beispiele Language-ttribut einfügen: FOR $s IN //song UPT $s lbum-lemente löschen: INSRT TTRIBUT lang "en" FOR $b IN //band[name = Beatles ] UPT $b LT album XML-nfragesprachen p.41/42

42 Zusammenfassung Offene Probleme: Sichtenkonzept Updates (keine Transformationen!) XML-lgebren, Optimierung Volltext-Suchfunktionalität aktuelle Vorschläge des W3: weitergehende Informationen zu XML-nfragesprachen XML-nfragesprachen p.42/42