Übung 3 Klaus Schild,

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1 Übung 3 1

2 Übung 3 Fragen zur Vorlesung? XML-Schema für r BäumeB Musterlösung sung des Übungsblattes 3 Musterfragen XML Tools: working with XML Schema XML Extra: nicht nur für f r Text! 2

3 XML-Schema für Bäume 3

4 Bäume in XML kodiert <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <Root> <Node name="a"> <Leaf name="c">text</leaf> <Node name="d"> <Leaf name="e">text</leaf> </Node> </Node> <Leaf name="b">text</leaf> </Root> Leaf: c Node: a Root Node: d Leaf: e Leaf: b Aufgabe: Wie sieht ein XML-Schema für Bäume dieser Art aus? 4

5 Anforderungen <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <Root> <Node name="a"> <Leaf name="c">text</leaf> <Node name="d"> <Leaf name="e">text</leaf> </Node> </Node> <Leaf name="b"> </Leaf> </Root> <a> a> </a>text<b> </a>text<b> </b> Root kann auch leer sein. Blätter können beliebigen XML- Inhalt haben. Root, Node und Leaf ohne Namensraum 5

6 Grundstruktur des XML-Schemas <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <xs:schema xmlns:xs=" <xs:element name="root" type="nodetype"/> "/> </xs:schema xs:schema> Beachte: kein Ziel-Namensraum durchaus erlaubt manchmal sogar sinnvoll! 6

7 Warum kein Ziel-Namensraum? globale Elemente des XML-Schemas: in Instanz immer Zielnamensraum zugeordnet globale Elemente: Element-Deklaration direktes Kind-Element von xsd:schema lokale Elemente: alle anderen Element-Deklarationen analoge Definitionen für Attribute und Typ-Definitionen Wurzel-Element der Instanz muss immer globales Element im XML-Schema sein 7

8 Beispiel <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <xs:schema xmlns:xs=" <xs:element name="root" type="nodetype"/> "/> <xs:complextype name="nodetype"> <xs:sequence minoccurs="0" maxoccurs="unbounded"> <xs:choice> <xs:element name="node" type="inodetype"/> "/> <xs:element name="leaf" type="leaftype"/> "/> </xs:choice> </xs:sequence> <xs:attribute name="name" type="xs:string"/> </xs:complextype> </xs:schema> global lokal 8

9 Lokales Element globales Element <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <xs:schema xmlns:xs=" <xs:element name="root" type="nodetype"/> "/> <xs:element name="node" type="inodetype"/> "/> <xs:element name="leaf" type="leaftype"/> "/> <xs:complextype name="nodetype"> <xs:sequence minoccurs="0" maxoccurs="unbounded"> <xs:choice> <xs:element ref="node"/> "/> <xs:element ref="leaf"/> "/> </xs:choice> </xs:sequence> <xs:attribute name="name" type="xs:string"/> </xs:complextype> </xs:schema> global lokal 9

10 ElementFormDefault <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <xs:schema xmlns:xs=" targetnamespace=" =" elementformdefault="unqualified" ="unqualified"> <xs:element name="root" type="nodetype"/> "/> </xs:schema> qualified: Lokale Elemente der Instanz müssen namensraumeingeschränkt sein. unqualified: Lokale Elemente dürfen nicht namensraumeingeschränkt sein (Standard-Wert). Beachte: ElementFormDefault betrifft nur lokalen Elemente, nicht die globalen! 10

11 Aha! Ziel-Namensraum enthält alle - globalen Elemente - globalen Attribute - globalen Typ-Definitionen Instanzen: Elemente und Attribute des Ziel- Namensraumes immer namensraumeingeschränkt elementformdefault betrifft nur lokale Elemente wenn kein Element namensraumeingeschränkt sein soll: kein Zielnamensraum angegeben! 11

12 Deklaration von Root <xs:element name="root" type="nodetype"/> "/> <xs:complextype name="nodetype"> <xs:sequence minoccurs="0" maxoccurs="unbounded"> <xs:choice> <xs:element name="node" type="inodetype"/> <xs:element name="leaf" type="leaftype"/> </xs:choice> </xs:sequence> <xs:attribute name="name" type="xs:string"/> </xs:complextype> 12

13 Abkürzende Schreibweise <xs:complextype name="nodetype"> <xs:sequence minoccurs="0" maxoccurs="unbounded"> <xs:choice> <xs:element name="node" type="inodetype"/> <xs:element name="leaf" type="leaftype"/> </xs:choice> </xs:sequence> <xs:attribute name="name" type="xs:string"/> </xs:complextype> <xs:complextype name="nodetype"> <xs:choice minoccurs="0" maxoccurs="unbounded"> <xs:element name="node" type="inodetype"/> <xs:element name="leaf" type="leaftype"/> </xs:choice> <xs:attribute name="name" type="xs:string"/> </xs:complextype> 13

14 Datentyp INodeType: : Zwischenknoten <xs:complextype name="inodetype"> <xs:complexcontent> <xs:restriction base="nodetype"> <xs:choice minoccurs="1" maxoccurs="unbounded"> <xs:element name="node" type="inodetype"/> <xs:element name="leaf" type="leaftype"/> </xs:choice> </xs:restriction> </xs:complexcontent> </xs:complextype> INodeType spezieller NodeType Einschränkung: minoccurs="1" statt minoccurs="0" Beachte: INodeType erbt von NodeType Attribut name 14

15 Binäre BäumeB <xs:complextype name="nodetype"> <xs:sequence minoccurs="0" maxoccurs="2"> <xs:choice> <xs:element name="node" type="inodetype"/> <xs:element name="leaf" type="leaftype"/> </xs:choice> </xs:sequence> <xs:attribute name="name" type="xs:string"/> </xs:complextype> Beachte: diese Änderung reicht nicht aus! 15

16 Warum reicht das nicht? <xs:complextype name="nodetype"> <xs:sequence minoccurs="0" maxoccurs="2"> <xs:choice> <xs:element name="node" type="inodetype"/> <xs:element name="leaf" type="leaftype"/> </xs:choice> <xs:complextype name="inodetype"> </xs:sequence> <xs:complexcontent> <xs:attribute name="name" <xs:restriction type="xs:string"/> base="nodetype"> </xs:complextype> <xs:choice minoccurs="1" maxoccurs="unbounded"> <xs:element name="node" type="inodetype"/> <xs:element name="leaf" type="leaftype"/> </xs:choice> </xs:restriction> </xs:complexcontent> </xs:complextype> INodeType keine Untermenge von NodeType 16

17 Zweite notwendige Änderung <xs:complextype name="nodetype"> <xs:sequence minoccurs="0" maxoccurs="2"> <xs:choice> <xs:element name="node" type="inodetype"/> <xs:element name="leaf" type="leaftype"/> </xs:choice> </xs:sequence> <xs:complextype name="inodetype"> <xs:attribute name="name" <xs:complexcontent> type="xs:string"/> </xs:complextype> <xs:restriction base="nodetype"> <xs:choice minoccurs="1" maxoccurs="2"> <xs:element name="node" type="inodetype"/> <xs:element name="leaf" type="leaftype"/> </xs:choice> </xs:restriction> </xs:complexcontent> </xs:complextype> 17

18 LeafType: : Blätter <xs:complextype name="leaftype"> <xs:complexcontent mixed="true"> <xs:extension base="xs:anytype"/> </xs:complexcontent> </xs:complextype> beliebige Kind-Elemente erlaubt beliebige Attribute erlaubt, insbesondere also name xs:anytype erlaubt keinen gemischten Inhalt, deshalb Erweiterung Beachte: LeafType keine Untermenge von NodeType, kann daher nicht mit xs:restriction definiert werden! 18

19 Eine LösungL 19

20 Das gesamte XML-Schema 20

21 Musterlösung sung des Übungsblattes 3 21

22 Grundstruktur Instanz 22

23 Grundstruktur des XML-Schemas 23

24 address.xsd: : Grundstruktur gleicher Zielnamensraum wie Haupt-Schema 5 globale Datentypen ( Zielnamensraum) 24

25 Datentyp Address gemeinsame Bestandteile von US-Address & EU- Address abstrakt: in Instanzen nicht erlaubt, auch wenn XML- Schema diesen Datentyp verlangt! muss in Instanz durch abgeleitete Datentypen ersetzt werden 25

26 Datentyp US-Address kann in Instanz ipo:address ersetzen dann xsi:type="ipo:us-address" angegeben Zusammenhang zwischen xsi:type="ipo:us-address" und Struktur hergestellt 26

27 Datentyp US-State State 27

28 Datentyp EU-Address kann in Instanz ipo:address ersetzen dann xsi:type="ipo:eu-address" angegeben Zusammenhang zwischen xsi:type="ipo:eu-address" und Struktur hergestellt 28

29 Erinnerung: Hauptschema 29

30 Datentyp PurchaseOrderType ipo:address darf in Instanzen nicht vorkommen, da abstrakt muss in Instanz entweder durch xsi:type="ipo:us- Address" oder xsi:type="ipo:eu-address" ersetzt werden 30

31 Datentyp Items 31

32 Element quantity 32

33 Datentyp Sku 33

34 Das XML-Schema visualisiert 34

35 XML Tools 35

36 36

37 37

38 38

39 39

40 40

41 41

42 Musterfragen 42

43 Frage 1 Which of the following elements is a valid XML Schema root element? A. <schema xmlns:xs= targetnamespace= > B. <xs:schema targetnamespace= > C. <xs:schema xmlns= > xmlns:xs= > D. <schema xmlns= > 43

44 Frage 2 <data href=" How would you write the most appropriate XML Schema definition for the href attribute? A. <xs:attribute name="href" type="xs:string"/> B. <xs:attribute name="href" type="xs:anyuri"/> C. <xs:attribute name="href" type="xs:nmtoken"/> D. <xs:attribute name="href" type="xs:anytype"/> E. <xs:attribute name="href" type="xs:qname"/> 44

45 Frage 3 Consider the following XML Schema fragment: <xs:simpletype name='strlist'> <xs:list itemtype='xs:string'/> </xs:simpletype> Suppose this schema were instantiated in an XML document as follows: <mystuff xsi:type='strlist'> Mary had a little lamb, Its fleece was white as snow, And everywhere that Mary went, The lamb was sure to go. </mystuff> What is the length of the mystuff list? A. 1 B. 4 C. 22 D

46 Frage 4 Which XML Schema elements should occur before the following type definition? <xsd:extension base= xsd:integer > <xsd:attribute name= currency type= xsd:string /> </xsd:extension> A. <xsd:simpletype> <xsd:simplecontent> B. <xsd:simpletype> <xsd:complexcontent> C. <xsd:complextype> <xsd:simplecontent> D. <xsd:complextype> <xsd:complexcontent> 46

47 Frage 5 <item SKU=" " /> How would you write an XML Schema to validate this fragment? A. <xs:element name="item"> <xs:complextype> <xs:complexcontent> <xs:restriction base="xs:integer"> <xs:attribute name="sku" type="xs:positiveinteger"/> </xs:restriction> </xs:complexcontent> </xs:complextype> </xs:element> 47

48 Frage 5 <item SKU=" " /> How would you write an XML Schema to validate this fragment? A. <xs:element name="item"> <xs:complextype> <xs:simplecontent> <xs:extension base="xs:integer"> <xs:attribute name="sku" type="xs:positiveinteger"/> </xs:extension> </xs:simplecontent> </xs:complextype> </xs:element> 48

49 Frage 5 <item SKU=" " /> How would you write an XML Schema to validate this fragment? B. <xs:element name="item"> <xs:complextype> <xs:attribute name="sku" type="xs:positiveinteger"/> </xs:complextype> </xs:element> 49

50 Frage 5 <item SKU=" " /> How would you write an XML Schema to validate this fragment? B. <xs:element name="item"> <xs:complextype> <xs:complexcontent> <xs:restriction base= xs:anytype"> <xs:attribute name="sku" type="xs:positiveinteger"/> </xs:restriction> </xs:complexcontent> </xs:complextype> </xs:element> 50

51 XML Extra: nicht nur für r Text! 51

52 Multimedia Data Formats Non-textual content has always been exchanged as binary files (GIF, JPEG, WAV, MP3, AVI, MP4 ) Not easily interoperable between different systems No standard means to extract metadata to aid player configuration Applications without explicit support for that media format can do nothing with the file 52

53 XML and Multimedia So, why not model media structure with XML? 2D vector graphics can be described by SVG 3D models can be described by X3D Sheet music can be described by MusicML We will briefly look at a vocabulary for describing synchronized multimedia presentations: SMIL 53

54 SMIL Structure <smil> <head> <layout> <root-layout width="450" height="450"/> <region id="i" top="5" left="5" width="150" height="75"/> </layout> </head> <body> <par> <video src="rtsp://...mp4 begin= 5s end= 45s /> <text src=" </par> <img src="rtsp://...gif region= i /> </body> </smil> 54

55 Is it used? Proposal to add media synchronization to HTML pages HTML+Time adding SMIL attributes on HTML elements Supported in Internet Explorer XHTML+SMIL adds SMIL 2.0 abilities to nearly all XHTML elements. <html xmlns:time="urn:schemas-microsoft-com:time"> <head> <?import namespace="time" implementation="#default#time2"> <style>.time {behavior: url(#default#time2)}</style> </head> <body> <time:seq repeatcount="indefinite"> <img class="time" src="image1.jpg" dur="3s" /> <img class="time" src="image2.jpg" dur="3s" /> </time:seq> </body> </html> 55

56 Is it used? How about in your mobile phone? Whenever you send a MMS, you send a small SMIL file <body> <par dur="8s"> <img src="firstimage.jpg" region="image" alt="first image" begin="1s" end="6s"/> <text src="firsttext.txt" region="text"/> <audio/> </par> </body> 56

57 Anhang: Eine 2. Lösung L für f r BäumeB 57

58 Root: : Wurzel eines Baumes <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <xs:schema xmlns:xs=" <xs:element name="root" type="nodetype"/> </xs:schema> Beachte: kein Ziel-Namensraum durchaus erlaubt manchmal sogar sinnvoll! 58

59 Warum kein Ziel-Namensraum? globale Elemente immer namensraumeingeschränkt globales Element: Element-Deklaration direktes Kind- Element von xsd:schema lokale Elemente: alle anderen Element-Deklarationen analoge Definitionen für Attribute und Typ- Definitionen Wurzel-Element der Instanz muss globales Element im XML-Schema sein 59

60 Globale vs. lokale Elemente <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <xs:schema xmlns:xs=" <xs:element name="root" type="nodetype"/> "/> <xs:complextype name="nodetype"> <xs:sequence minoccurs="0" maxoccurs="unbounded"> <xs:choice> <xs:element name="node" type="inodetype"/> "/> <xs:element name="leaf" type="leaftype"/> "/> </xs:choice> </xs:sequence> <xs:attribute name="name" type="xs:string"/> </xs:complextype> </xs:schema> global lokal 60

61 Lokales Element globales Element <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <xs:schema xmlns:xs=" <xs:element name="root" type="nodetype"/> "/> <xs:element name="node" type="inodetype"/> "/> <xs:element name="leaf" type="leaftype"/> "/> <xs:complextype name="nodetype"> <xs:sequence minoccurs="0" maxoccurs="unbounded"> <xs:choice> <xs:element ref="node"/> "/> <xs:element ref="leaf"/> "/> </xs:choice> </xs:sequence> <xs:attribute name="name" type="xs:string"/> </xs:complextype> </xs:schema> global 61

62 ElementFormDefault <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <xs:schema xmlns:xs=" targetnamespace=" =" elementformdefault="unqualified" ="unqualified"> <xs:element name="root" type="nodetype"/> "/> </xs:schema> qualified: Lokale Elemente der Instanz müssen namensraumeingeschränkt sein. unqualified: Lokale Elemente dürfen nicht namensraumeingeschränkt sein (Standard-Wert). ElementFormDefault betrifft nur lokalen Elemente, nicht die globalen! 62

63 Aha! Ziel-Namensraum enthält alle - globalen Elemente - globalen Attribute - globalen Typ-Definitionen Instanzen: Elemente und Attribute des Ziel- Namensraumes immer namensraumeingeschränkt elementformdefault betrifft nur lokale Elemente wenn kein Element namensraumeingeschränkt sein soll: kein Zielnamensraum angegeben! 63

64 Und hier endlich die LösungL <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <xs:schema xmlns:xs=" <xs:element name="root" type="nodetype"/> <xs:element name="nodeorleaf" type="nodetype" abstract="true"/> "/> </xs:schema> 64

65 Abstraktes Element NodeOrLeaf darf nicht in Instanzen verwendet werden muss in Instanzen ersetzt werden: hier durch Leaf oder Node 65

66 NodeOrLeaf: : abstraktes Element <xs:element name="root" type="nodetype"/> "/> <xs:element name="nodeorleaf" type="nodetype" abstract="true"/> "/> <xs:complextype name="nodetype" mixed="true"> "> <xs:sequence> <xs:element ref="nodeorleaf" " minoccurs="0" maxoccurs="unbounded"/> "/> </xs:sequence xs:sequence> <xs:attribute name="name" type="xs:string"/> "/> </xs:complextype> abstraktes Element mit abstract="true" gekennzeichnet muss in Instanzen ersetzt werden mögliche Ersetzungen mit substitutiongroup gekennzeichnet binäre Bäume: maxoccurs="2" statt "unbounded" 66

67 1. Ersetzungsmöglichkeit: glichkeit: Node <xs:element name="node" type="inodetype" substitutiongroup="nodeorleaf"/> "/> <xs:complextype name="inodetype" mixed="false"> <xs:complexcontent> <xs:restriction base="nodetype"> <xs:sequence> <xs:element ref="nodeorleaf" maxoccurs="unbounded"/> </xs:sequence> <xs:attribute name="name" type="xs:string" use="required"/> </xs:restriction> </xs:complexcontent> </xs:complextype> Einschränkung Element: minoccurs="0" Standard-Wert "1" Einschränkung Attribut: optional obligatorisch 67

68 2. Ersetzungsmöglichkeit: glichkeit: Leaf mixed="true", da <xs:element name="leaf" type="leaftype" sonst substitutiongroup="nodeorleaf"/> "/> Standardwert <xs:complextype name="leaftype" mixed="true"> "false" ererbten <xs:complexcontent> Wert "true" <xs:restriction base="nodetype"> überschreiben <xs:sequence/> würde. <xs:attribute name="name" type="xs:string" use="required"/> </xs:restriction> </xs:complexcontent> </xs:complextype> Einschränkung Element: keine Elemente Einschränkung Attribut: optional obligatorisch 68

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