2. Klausur Web-basierte Informationssysteme SS 2016

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1 FAKULTÄT FÜR ELEKTROTECHNIK, INFORMATIK UND MATHEMATIK DR. THEODOR LETTMANN 2. Klausur Web-basierte Informationssysteme SS 2016 Name, Vorname: Matrikelnummer: MITTWOCH, 28. SEPTEMBER 2016, UHR Bitte sorgfältig durchlesen und beachten! Prüfen Sie die Vollständigkeit Ihres Klausurexemplares (9 Aufgaben, 24 Seiten inkl. Deckblatt). Schreiben Sie zu Beginn der Klausur auf das Deckblatt DEUTLICH LESBAR Ihren Namen, Ihren Vornamen und Ihre Matrikelnummer. Schreiben Sie auf jede weitere Seite zumindest Ihren Namen oder Ihre Matrikelnummer. KLAUSUREN OHNE DIESE ANGABEN WERDEN NICHT GEWERTET! Verwenden Sie keinen Rotstift, keinen Bleistift und kein eigenes Konzeptpapier. Benutzen Sie nur den Platz unter den Aufgabenstellungen und die Rückseiten der Blätter für Ihre Lösungen. Auf der letzten Seite befindet sich ein XML-Dokument für mehrere Aufgaben dieser Klausur. Sie dürfen diese Seite abtrennen, damit Sie nicht so oft blättern müssen. Lösungsteile auf diesem Blatt werden nicht gewertet. Schreiben Sie Ihren Namen auf dieses Blatt. DIESES BLATT MUSS MIT DER KLAUSUR ABGEGEBEN WERDEN. Werden zu einer Aufgabe mehrere Lösungen angegeben, so gilt die Aufgabe als NICHT gelöst. Alle Aufgabenstellungen sind im Kontext der Vorlesung zu verstehen. Als Hilfsmittel ist NUR ein doppelseitig handbeschriebenes DIN A4 Blatt erlaubt; schreiben Sie auch auf dieses Blatt Ihren Namen. BEACHTEN SIE BITTE: Aufgabenteile mit vielen Punkten sind nicht unbedingt schwer und Aufgabenteile mit wenigen Punkten nicht unbedingt einfach. Die Bearbeitungszeit beträgt 120 Minuten. Aufgabe erreichbare Punkte erreichte Punkte

2 Name: Matrikelnummer: Seite 2 AUFGABE 1 ( Punkte) : Vermischtes (a) Erklären Sie die Begriffe "World Wide Web" und "Internet". Grenzen Sie die Begriffe voneinander ab. (b) Was versteht man unter einem Informationssystem? (c) Zwei wesentliche Herausforderungen bei der Konzipierung verteilter Systeme sind Skalierung und Sicherheit. Erläutern Sie beide Herausforderungen in jeweils einem kurzen Satz.

3 Name: Matrikelnummer: Seite 3 (d) Worin unterscheiden sich HTML und XML im Hinblick auf die vorkommenden Markups? (e) Beschreiben Sie kurz die grobe Struktur von XML-Schema-Dokumenten. (f) Erläutern Sie die Verarbeitung von XML-Dokumenten anhand der folgenden Skizze. XML-Schemadokument Dokumentstruktur XSL- Stylesheet CSS- Stylesheet XML SGML- Deklaration XML-Instanzdokument XML-Parser XSLT- Prozessor User- Agent Layout

4 Name: Matrikelnummer: Seite 4 AUFGABE 2 ( Punkte) : HTML und CSS (a) Beschreiben Sie kurz die allgemeine Form von CSS-Regeln und die Aufgaben ihrer Bestandteile. Form: Aufgaben der Teile: (b) Beschreiben Sie die Elementstruktur des folgenden HTML-Fragmentes durch einen Baum. (Skizze, Textknoten können in der Skizze weggelassen werden.) <html><body><h1 id="hot"><em>wichtige</em> Überschrift</h1><p><span class="new">abschnitt mit Text <em>mit Betonung</em> und ohne.</span></p><p>text <a>als Target.</a></p></body></html> (c) Gegeben seien die folgenden CSS Regeln in der zugehörigen CSS-Datei. body,h1 {color:blue} p {color:red}.new {color:green} #HOT {color:cyan} body > * > em {color:yellow} Schreiben Sie in Ihrer Skizze an jeden Elementknoten die Farbe, mit der er aufgrund dieser CSS- Regeln dargestellt wird. (Die Property color wird vererbt, initialer Wert sei black.)

5 Name: Matrikelnummer: Seite 5 (d) Was versteht man unter einem Konflikt zwischen verschiedenen CSS-Regeln? (e) Wie löst man einen Konflikt zwischen verschiedenen CSS-Regeln (nur Kriterien, keine Details)?

6 Name: Matrikelnummer: Seite 6 AUFGABE 3 ( Punkte) : DTDs und XML Grundlagen Gegeben sei die folgende DTD zu Prüfungen: <!ELEMENT examination (course, threshold, student+)> <!ELEMENT course (title, lecturer)> <!ELEMENT lecturer (lastname, firstname?, department)> <!ELEMENT title (#PCDATA)> <!ELEMENT department EMPTY> <!ELEMENT threshold (#PCDATA)> <!ELEMENT student (lastname, firstname+, matno, points?)> <!ELEMENT lastname (#PCDATA)> <!ELEMENT firstname (#PCDATA)> <!ELEMENT matno (#PCDATA)> <!ELEMENT points (#PCDATA)> <!ATTLIST examination date CDATA " "> <!ATTLIST course status (mandatory elective) "elective" code CDATA #FIXED "L "> <!ATTLIST department acronym CDATA #REQUIRED> <!ATTLIST student type (regular exchange) #REQUIRED> (a) Welche Inhaltsmodelle für Elemente kommen in der DTD vor? Notieren Sie jeweils den Namen des Inhaltsmodells und geben Sie ein Beispiel hierfür aus der DTD an. Welche Inhaltsmodelle kommen NICHT in der DTD vor? (Nur Namen der Modelle angeben.) (b) Erläutern Sie die Attribute des Elementes course.

7 Name: Matrikelnummer: Seite 7 (c) Erläutern Sie alle Anzahleinschränkungen für Kindelemente beim Element student. Welche weiteren Möglichkeiten für Anzahleinschränkungen von Kindelementen gibt es noch und was bedeuten sie? (d) Nennen Sie vier Eigenschaften, die ein XML-Dokument erfüllen muss, um wohlgeformt zu sein. (e) Erläutern Sie den Zweck der DOCTYPE-Zeile des folgendes XML Instanzdokumentes und ihre Bestandteile. ( SYSTEM braucht nicht erklärt zu werden.) <?xml version="1.0" encoding="utf-8" standalone="no"?> <!DOCTYPE examination SYSTEM "dtd-dir/examination.dtd"> <course acronym="webis"> <title>web-basierte Informationssysteme</title> <lecturer department="dept. Computer Science">Dr. Theodor Lettmann</lecturer> </course>

8 Name: Matrikelnummer: Seite 8 (f) Das folgende XML-Instanzdokument ist wohlgeformt, aber bzgl. der zu Anfang der Aufgabe angegebenen DTD nicht valide. Welche Fehler treten in dem Dokument auf? (Zur DTD siehe auch Seite 24.) <?xml version="1.0" encoding="utf-8" standalone="no"?> <!DOCTYPE examination SYSTEM "dtd-dir/examination.dtd"> <course acronym="webis"> <title>web-basierte Informationssysteme</title> <lecturer department="dept. Computer Science">Dr. Theodor Lettmann</lecturer> </course>

9 Name: Matrikelnummer: Seite 9 AUFGABE 4 (4+2+2 Punkte) : DTDs und XML Schema (a) Verwenden Sie als Basis die DTD zu Prüfungen aus Aufgabe 3. (Zur DTD siehe auch Seite 24.) Setzen Sie das student-element der DTD mit dem Entwurfsprinzip Russian-Doll in XML Schema um. Achten Sie auf Attribute des student-elementes und nutzen Sie bereits vorgegebene Datentypen, wenn möglich. Spezifizieren Sie use, default, minoccurs und maxoccurs dort, wo es nötig ist. Verwenden Sie den folgenden Rahmen für Ihre Lösung: <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <xsd:schema xmlns:xsd=" <xsd:element name="student"> </xsd:element>... <xsd:simpletype name="typetype"> <xsd:restriction base="xsd:string"> <xsd:enumeration value="regular"/> <xsd:enumeration value="exchange"/> </xsd:restriction> </xsd:simpletype> </xsd:schema>

10 Name: Matrikelnummer: Seite 10 (g) Nennen Sie kurz einige Vorteile von XML Schema-Definitionen gegenüber DTDs. (h) Geben Sie zwei kleine XML-Fragmente an, die den Unterschied zwischen Elementmodellierung und Attributmodellierung zeigen. Elementmodellierung: Attributmodellierung:

11 Name: Matrikelnummer: Seite 11 AUFGABE 5 ( Punkte) : XML: Namensräume (a) Erläutern Sie kurz, warum der Einsatz von Namensräumen sinnvoll ist. (b) Welche Namensräume werden in folgendem XML Schema-Dokumentenfragment benutzt und wozu dienen sie? <?xml version="1.0"?> <xsd:schema xmlns:xsd=" targetnamespace=" </xsd:schema> (c) Erläutern Sie kurz die Attribute zum Element examination in folgendem XML-Instanz-Dokument. <?xml version="1.0"?> <examination xmlns=" xmlns:xsi=" xsi:schemalocation=" examination.xsd">... </examination>

12 Name: Matrikelnummer: Seite 12 (d) Gegeben sei ein XML-Instanzdokument mit Verwendung verschiedener Namensräume: <?xml version="1.0"?> <pre11:elem11 xmlns:pre11=" att11="v11"> <elem22 att22="v22" /> <pre11:elem33 xmlns:pre22=" <elem44 xmlns=" att33="v33"> <elem55 pre22:att44="v44" att55="v55" /> <pre22:elem66 pre11:att66="v66" att77="v77" />\\ <pre44:elem77 xmlns:pre44=" pre44:att88="v88" /> </elem44> </pre11:elem33> <elem88 /> </pre11:elem11> Geben Sie bitte die verwendeten Namensräume (Bezeichner oder anonym) an und welche Namen aus diesen Namensräumen verwendet werden (siehe Beispiel). Namensraum: Elementnamen: Attributnamen: myelem1, myelem2, myelem3 myattr1, myattr2 Namensraum: Elementnamen: Attributnamen: Namensraum: Elementnamen: Attributnamen: Namensraum: Elementnamen: Attributnamen: Namensraum: Elementnamen: Attributnamen: Namensraum: Elementnamen: Attributnamen:

13 Name: Matrikelnummer: Seite 13 AUFGABE 6 (3+3+4 Punkte) : XML Schema Modellierung Gegeben sei eine XML Schema-Elementdeklaration für Lecturer: <?xml version="1.0"?> <xsd:schema xmlns:xsd=" <xsd:element name="lecturer"> <xsd:complextype> <xsd:sequence> <xsd:element name="lastname" type="xsd:string"/> <xsd:element name="firstname" type="xsd:string" minoccurs="0"/> <xsd:element name="department"> <xsd:complextype> <xsd:attribute name="acronym" type="xsd:string" use="required"/> </xsd:complextype> </xsd:element> </xsd:sequence> </xsd:complextype> </xsd:element>... </xsd:schema> (a) Ändern Sie die XML Schema-Deklarationen so ab, dass nur globale Element- und Attributdeklarationen verwendet werden. Geben Sie die XML Schema-Deklarationen (insgesamt 5) im Rahmen vollständig an. <?xml version="1.0"?> <xsd:schema xmlns:xsd=" </xsd:schema>

14 Name: Matrikelnummer: Seite 14 Gegeben sei ein XML-Schema für Lecturer: <?xml version="1.0"?> <xsd:schema xmlns:xsd=" <xsd:element name="lecturer"> <xsd:complextype> <xsd:sequence> <xsd:element name="lastname" type="xsd:string"/> <xsd:element name="firstname" type="xsd:string" minoccurs="0"/> <xsd:element name="department"> <xsd:complextype> <xsd:attribute name="acronym" type="xsd:string" use="required"/> </xsd:complextype> </xsd:element> </xsd:sequence> </xsd:complextype> </xsd:element>... </xsd:schema> (b) Ändern Sie die XML Schema-Deklarationen so ab, dass nur benannte Datentypen verwendet werden. Geben Sie die XML Schema-Deklarationen und Datentyp-Definitionen (insgesamt 2) im Rahmen vollständig an. (Beachten Sie: string ist bereits ein benannter Datentyp.) <?xml version="1.0"?> <xsd:schema xmlns:xsd=" </xsd:schema>

15 Name: Matrikelnummer: Seite 15 Reserveblatt für Teil a) und b) <?xml version="1.0"?> <xsd:schema xmlns:xsd=" </xsd:schema>

16 Name: Matrikelnummer: Seite 16 Gegeben sei die folgende vereinfachte XML Schema-Elementdeklaration für Lecturer: <?xml version="1.0"?> <xsd:schema xmlns:xsd=" 1 <xsd:element name="lecturer"> 2 <xsd:complextype> 3 <xsd:sequence> 4 <xsd:element name="lastname" type="xsd:string"/> 5 <xsd:element name="firstname" type="xsd:string"/> 6 <xsd:element name="department"> 7 <xsd:complextype> 8 <xsd:attribute name="acronym" type="xsd:string"/> 9 </xsd:complextype> 10 </xsd:element> 11 </xsd:sequence> 12 </xsd:complextype> 13 </xsd:element>... </xsd:schema> (c) Wie ist die Deklaration des Elementes lecturer abzuändern, wenn auch erlaubt sein soll, kein Department anzugeben? (Nur wenige Ergänzungen sind nötig.) Ergänze in Zeile Ergänze in Zeile Wie ist die Deklaration des Elementes lecturer abzuändern, wenn mindestens einen, aber bis zu drei Vornamen gewünscht sind? (Nur wenige Ergänzungen sind nötig.) Ergänze in Zeile Ergänze in Zeile Wie ist die Deklaration des Elementes lecturer abzuändern, wenn als Abkürzung für das Department als Default "CS" festgelegt werden soll? (Nur wenige Ergänzungen sind nötig.) Ergänze in Zeile Ergänze in Zeile Wie ist die Deklaration des Elementes lecturer abzuändern, wenn innerhalb des Elementes freier Text erlaubt werden soll? (Nur wenige Ergänzungen sind nötig.) Ergänze in Zeile Ergänze in Zeile

17 Name: Matrikelnummer: Seite 17 AUFGABE 7 ( Punkte) : XPath (a) Beschreiben Sie den allgemeinen Aufbau eines XPath Lokalisierungsschrittes und erläutern Sie die Funktion der einzelnen Bestandteile. Form: Aufgaben der Teile: (b) Welche Teile eines XPath Lokalisierungsschrittes können weggelassen werden und wie wird das Weglassen interpretiert? (c) Gegeben sei das nebenstehende XPath-Modell. Die Knoten "1", "2", "3", "5", "6", "7" und "10" stellen Elementknoten dar, die Knoten "4", "8" und "9" Textknoten. Knoten "4", "8" und "9" Textknoten. 1 Dokument 1 Att1... "Att1" und "Att2" seien Attributknoten und "Dokument" der Dokumentknoten (Wurzelknoten). 2 3 Att2 4 Der Knoten "3" sei der Kontextknoten Welche Knoten selektieren die folgenden Lokalisierungspfade? 9 10 ancestor::node() descendant-or-self::text() self::*/@* ancestor-or-self::node()[@*]

18 Name: Matrikelnummer: Seite 18 (d) Analysieren bzw. erstellen Sie XPath-Lokalisierungspfade zur Lokalisierung in XML-Instanzdokumenten an, die durch die DTD auf Seite 24 beschrieben werden. Mit dem XML-Dokument auf Seite 24 können Sie die zu analysierenden bzw. zu erstellenden XPath-Ausdrücke prüfen. (i) Geben Sie einen XPath-Lokalisierungspfad an, der alle Elementknoten lokalisiert. (ii) Geben Sie einen XPath-Lokalisierungspfad an, der alle Kindknoten des dritten Studenten lokalisiert. (iii) Geben Sie einen XPath-Lokalisierungspfad an, der alle Attributknoten lokalisiert. (iv) Geben Sie einen XPath-Lokalisierungspfad an, der alle Studenten mit mehr als 60 Punkten lokalisiert. (v) Geben Sie einen XPath-Lokalisierungspfad an, der die Nachnamen aller Studenten lokalisiert, die genau zwei Vornamen haben. (vi) Welche(n) Knoten lokalisiert der folgende XPath-Lokalisierungspfad (inhaltliche Beschreibung, keine Zeilennummern, keine Werte aus Instanzdokument)? (vii) Welche(n) Knoten lokalisiert der folgende XPath-Lokalisierungspfad (inhaltliche Beschreibung, keine Zeilennummern, keine Werte aus Instanzdokument)? //student[points < //threshold]/points (viii) Welche(n) Knoten lokalisiert der folgende XPath-Lokalisierungspfad (inhaltliche Beschreibung, keine Zeilennummern, keine Werte aus Instanzdokument)?

19 Name: Matrikelnummer: Seite 19 AUFGABE 8 ( Punkte) : XSLT (a) Erläutern Sie kurz die Funktion der folgenden beiden Built-in-Template-Regeln. (Wo passt die Regel? Was wird mit welchen Knoten getan?) (1) <xsl:template match="/ *"> <xsl:apply-templates/> </xsl:template> Wo: Mit welchen Knoten: Was: (2) <xsl:template <xsl:value-of select="."/> </xsl:template> Wo: Mit welchen Knoten: Was: (b) Das apply-templates-element der Template-Regel in (a.1) enthält kein select-attribut. Wie lautet der Default-Wert des Attributes? select = (c) Die obigen Template-Regeln enthalten Lokalisierungspfade in Kurzschreibweise. Wie lautet die jeweilige unabgekürzte Form? a.1) match kurz: * lang: a.2) match kurz: text() lang: a.2) match lang: a.2) select kurz:. lang:

20 Name: Matrikelnummer: Seite 20 (d) Wieso werden nur durch die Built-in-Template-Regeln allein keine Attributknoten bearbeitet? (e) Gegeben sei das folgende XSLT-Dokument. Mit ihm können XML-Instanzdokumente verarbeitet werden, wie sie auf Seite 24 beispielhaft gezeigt werden. <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <xsl:stylesheet version="1.0" xmlns:xsl=" <xsl:template match="examination"> Pruefung zum Kurs <xsl:value-of select="course/title" /> Teilnehmerliste <xsl:apply-templates /> </xsl:template> <xsl:template match="student"> <xsl:value-of select="matno" /> : <xsl:value-of select="lastname" /> </xsl:template> </xsl:stylesheet> (e) (i) Was leistet das obige XSLT-Dokument bei der Verarbeitung eines XML-Instanzdokumentes wie auf Seite 24? Beschreiben Sie seinen Zweck stichwortartig.

21 Name: Matrikelnummer: Seite 21 (e) (ii) Werden student-elemente mit anderem Wert als regular für das type-attribut vom XSLT- Prozessor betrachtet? Falls ihre Antwort Ja lautet, nennen Sie das matchende Template oder Built-in-Template und beschreiben seine Funktion; falls Nein begründen Sie kurz, warum das nicht der Fall ist.

22 Name: Matrikelnummer: Seite 22 AUFGABE 9 (7 Punkte) : Multiple Choice Jede richtig beantwortete Frage wird gewertet. Beachten Sie, dass zu einer Frage mehrere Antworten zutreffen können. Ein Frage gilt als richtig beantwortet, falls alle zutreffenden und keine unzutreffende Antwort angekreuzt ist. (a) Was sind korrekte Möglichkeiten, CSS-Regeln in ein HTML-Dokument einzubinden? <style> h1 { color : red } </style> <style src="mystyle.css"> <link rel="stylesheet" type="text/css" href="mystyle.css"> <stylesheet type="text/css" href="mystyle.css"> (b) Welche Verwendungen des Attributs style sind in HTML erlaubt? <body style="background:blue color:yellow"> <body style="background blue" style="color yellow"> <body style="background:blue; color:yellow"> <body style="color:yellow"> <body style="background blue; color yellow"> (c) In HTML tauchen URLs zum Beispiel in Hyperlinks auf. Welche Aussagen sind richtig? Werden relative URLs verwendet, muss das HTML-Dokument ein base Element enthalten. Relative URLs werden mit Hilfe der URL des enthaltenden Dokumentes oder der URL aus einem base Element vervollständig. Bei fehlendem base Element vervollständigt der Browser relative URLs mit Hilfe von Cookies. URLs in Hyperlinks müssen immer absolute URLs sein. (d) Wie werden Inhaltsmodelle für Daten festgelegt, die ein XML-Instanzdokument enthalten soll? Man kann dazu in XML Beschreibungsknoten (Annotation) verwenden. Man kann dazu DTDs verwenden. Man kann dazu XSL verwenden. Man kann dazu XML Schema verwenden. Man kann mit XPath die Inhaltsmodelle schrittweise angeben.

23 Name: Matrikelnummer: Seite 23 (e) Jede XML Schema-Datei nutzt Namensräume. Welche der Aussagen ist korrekt? Alle XML Schema-Dateien legen einen Zielnamensraum fest. Manche XML Schema-Dateien legen einen Zielnamensraum fest. Alle XML Schema-Dateien nutzen den Schema-Namensraum. Manche XML Schema-Dateien nutzen den Schema-Namensraum. Alle XML Schema-Dateien setzen den Default-Namensraum. Manche XML Schema-Dateien setzen den Default-Namensraum. (f) Welche der folgenden Namensraumdeklarationen sind in einem XML-Dokument korrekt? <myprefix:myelement xmlns="myprefix: /> <myprefix:myelement xmlns:myprefix=" /> <myprefix:myelement xmlns=" /> <myelement myprefix=" /> <myelement xmlns:myprefix=" /> <myelement xmlns=" /> (g) Der XSLT-Prozessor sucht für einen zu verarbeitenden Knoten aus dem Eingabedokument eine passende Template-Regel. Wie geht der XSLT-Prozessor vor? Wenn keine passende Template-Regel im Stylesheet vorhanden ist, ist die Bearbeitung einer Elementinstanz abgeschlossen. Wenn keine passende Template-Regel im Stylesheet vorhanden ist, wird die Bearbeitung des Eingabedokuments abgebrochen. Passt eine Template-Regel aus dem Stylesheet, wird keine Built-in-Template-Regel angewendet. Passen mehrere Template-Regeln für eine Elementinstanz, werden sie nacheinander in Stylesheet- Reihenfolge angewendet. Passt keine Template-Regel aus dem Stylesheet, wird nach einer passenden Built-in-Template- Regel gesucht.

24 Name: Matrikelnummer: Seite 24 DIESE SEITE DARF ABGETRENNT WERDEN. DANN BITTE NAMEN EINTRAGEN. XML-Dokument für die Aufgaben 3, 4, 6, 7 und 8: <?xml version="1.0" encoding="utf-8" standalone="no"?> <examination date=" "> <course status="mandatory" code="l "> <title>web-basierte Informationssysteme</title> <lecturer> <lastname>dr. Lettmann</lastname> <department acronym="cs" /> </lecturer> </course> <threshold>45</threshold> <student type="regular"> <lastname>mueller</lastname> <firstname>klaus</firstname> <firstname>peter</firstname> <matno>123456</matno> <points>35</points> </student> <student type="regular"> <lastname>musterfrau</lastname> <firstname>claudia</firstname> <matno>654321</matno> <points>48</points> </student> <student type="exchange"> <lastname>pan</lastname> <firstname>peter</firstname> <matno>123321</matno> <points>72</points> </student> </examination> Zugehörige DTD wie in Aufgabe 3: <!ELEMENT examination (course, threshold, student+)> <!ELEMENT course (title, lecturer)> <!ELEMENT lecturer (lastname, firstname?, department)> <!ELEMENT title (#PCDATA)> <!ELEMENT department EMPTY> <!ELEMENT threshold (#PCDATA)> <!ELEMENT student (lastname, firstname+, matno, points?)> <!ELEMENT lastname (#PCDATA)> <!ELEMENT firstname (#PCDATA)> <!ELEMENT matno (#PCDATA)> <!ELEMENT points (#PCDATA)> <!ATTLIST examination date CDATA " "> <!ATTLIST course status (mandatory elective) "elective" code CDATA #FIXED "L "> <!ATTLIST department acronym CDATA #REQUIRED> <!ATTLIST student type (regular exchange) #REQUIRED>