XML-Anfragesprachen (Schwerpunkt XQuery)

(Schwerpunkt XQuery)

Übersicht



Anforderungen an XML-Anfragesprachen



Stand der Entwicklung



XPath



Anfragesprache XQuery



Weitere Anfragesprachen (XML-QL, XQL)



XML und Änderungsoperationen



XML und SQL



Ausblick

Allgemeine Anforderungen



Ad-hoc-Formulierung

– Anfragen direkt, ohne Erstellung kompletter Programme



Deskriptivität

– Umschreiben des gewünschten Ergebnisses, nicht Konstruktionsweg



Kompaktheit

– kompakte Notation, verwendbar in URLs



Mengenorientiertheit

– Anfragen auf Mengen von Objekten und Dokumenten

– Nicht nur auf einzelnen Objekten und XML- Dokumenten oder –fragmenten operieren

Allgemeine Anforderungen (2)



Adäquatheit

– alle Konstruktoren des zugrundeliegenden Modells unterstützt



Orthogonalität

– Sprachkonstrukte uneingeschränkt miteinander kombinieren



Abgeschlossenheit

– Resultat (XML) kann wieder als Eingabe (XML) einer nächsten Anfrage dienen



Vollständigkeit

– gemäß Datenmodell gespeicherte Informationen lassen sich verlustfrei durch Query wiedergewinnen

Allgemeine Anforderungen (3)



Optimierbarkeit

– kleine Menge an Grundoperationen mit Optimierungsregeln



Effizienz

– jede Operation wird durch Algorithmus effizient umgesetzt



Sicherheit

– syntaktisch korrekte Query liefert endliche Menge,

– Anfrage terminiert



Eingeschränktheit

– keine vollständige Programmiersprache

 Garantiert Optimierbarkeit, Effizienz und Sicherheit

XML-Anforderungen (1)



Einbettung

– Anfragen in XML einbetten oder als XML formulieren

– XML-Fragmente in Anfrage  fester Teil in Ergebnis



Server-Verarbeitung

– Geeignet für Server-side Processing  erfordert Abgeschlossenheit, Kontextfreiheit



Ordnungserhaltung (Order Preserving)

– Abfolge von Elementen, Schachtelungsreihenfolge

– Vor allem bei mixed Content

– Nicht für alle Anwendungen benötigt (mögliches Abschalten aus Effizienzgründen)

– Probleme bei relationaler Speicherung

XML-Anforderungen (2)



Hyperlinks

– Ausnutzen und Verfolgen von Links in ( ID/IDREF ) und zwischen ( XLink, XPointer ) Dokumenten



Flexible Typen

– Verarbeiten von unbekannten oder wechselnden Typen

– Mechanismen zur expliziten Typkonvertierung

– Unterstützung eines erweiterbaren und robusten (fehlertoleranten) Typkonzepts



Unterstützung des Zugriffs auf Metadaten und Schemainformationen (gleiche Mittel)



Berücksichtigung von Namensräumen



Protokoll-Unabhängigkeit

Grundoperationen

 Selektion (anhand von Inhalt, Struktur, Attributwert)

 Extraktion und Reduktion (vergleichbar Projektion)

 Kombination (Join)

 Restrukturierung von Elementen

 Aggregation (z.B. arithmetische Funktionen)

 Gruppierung (Schachtelung bzw. Entschachtelung von Elementstrukturen)

 Volltextoperationen (literal bzw. Phrasen-, Stammformsuche, etc.)

 Datenmanipulation

– über APIs wie DOM, SAX

– Auch Änderungsoperationen über XML-Anfragesprache

Stand der Entwicklung

XPath 1.0 - Einführung



W3C Recommendation vom Nov 1999

– siehe: http://www.w3.org/TR/xpath



Grundlage für XQuery, XSLT, weitere Standards



geht von abstrakter Baumstruktur des XML- Dokuments aus



dient zur Adressierung von Teilen eines Dokumentes



kompakte Nicht-XML-Syntax, keine vollständige QL



zur Selektion und Extraktion von Knotenmengen

XPath 1.0 - Einführung

 Knotenarten

– 7 Knotenarten auf Basis des XML Information Set – ähnlich zu DOM

– Wichtigste: Wurzel, Element, Attribut, Text

 Datentypen

– atomare Werte: boolean, number, string

– Knotenmengen (node-set)

 Grundlegendes Konstrukt sind XPath-Ausdrücke

– Pfadausdrücke (location paths)

– logische und mathematische Verknüpfungen

– Funktionsaufrufe

– Relativ zu einem Kontext ausgewertet

– Keine Variablenbindung

XPath 1.0 - Pfadausdrücke

 XPath-Ausdrücke relativ zu einem Kontext ausgewertet

 Extraktion der interessierenden Bestandteile

 Selektion von Knotenmengen aufgrund ihrer Struktur und den in ihnen enthaltenen Werten

 Formulierung von Bedingungen an diese Knotenmenge

 mehrere Steps, Kopplung mit “/“

 Schritt (Location Step) axis::node-test[predicate]

– axis: Beziehung Kontextknoten u. zu selektierende Knoten

– node-test: Knotentyp und Namen des zu sel. Knoten

– predicate: Einschränkung best. Elemente durch Prädikate

Navigationsachsen in XPath

Klettke/Meyer “XML & Datenbanken“

Einschränken des Knotentyps

- node(): alle Knoten - text(): alle Textknoten - *: alle Elementknoten

- comment(): Kommentarknoten - Angabe eines Knotennamens

Knotentest in XPath

descendant::* alle untergeordneten Elemente des Kontextknotens

child::href alle Elemente vom Typ href attribute::id Attribut id des Kontextknotens

Beispiele

Quelle ebd.

Prädikate in XPath

Selektionsprädikate

- logische Operatoren (and, or)

- Vergleichsoperatoren ( “<“ , “<=“ , “>“ , “>=“ , “=“ , “!=“ )

- Operationen auf numerischen Werten ( “+“ , “-“ , “*“ , div, mod ) - Vereinigung von Knotenmenge ( “|“ )

- Ändern der Auswertreihenfolge durch Klammerung von Teilausdrücke mit “(“ und “)“ )

Beispiele

 /descendant-or-self::node()/album/song[2]

 //album/song[last()-1]/title

 //hotel[zimmertyp/attribute::typ = ‘Doppelzimmer’]

 /hotel/adresse/ort[@Name=“Leipzig“]

/child::Patient/self::*/child::Name/parent::*/attribute::PatientNr äquivalent zu: /Patient/./Name/../@PatientNr

XQuery

 Überblick und Datenmodell

 Einfache Ausdrücke

 FLWR-Ausdrücke

 Erweiterte XQuery-Ausdrücke:

– Verbund

– Gruppierung

 Benutzerdefinierte Funktionen

 Erweiterte Konzepte

– Modulkonzept

– XQuery Prolog

 Verarbeitungskonzept

 Implementierungen

Sprachüberblick

 W3C Working Draft vom Okt 2004 - (siehe:

http://www.w3.org/TR/xquery)

 geht aus Quilt hervor (inoffizieller Vorschlag des W3C), basierend auf XPath, beeinflusst durch SQL, XML-QL

 Ausdrücke beliebig ineinander schachtelbar

– Elementkonstruktoren

– Pfadausdrücke zur Selektion (wie XPath)

– FLWOR-Ausdrücke (ähnlich SQL - SFW)

– datenspezifische Operatoren, Standard - und selbstdefinierte Funktionen

– bedingte Anweisungen, Test von Datentypen, Typumwandlung

– Verwendung von Quantoren: EVERY und SOME

Datenmodell

 Dokument als Baumstruktur (XPath 1.0)

 XQuery nutzt künftigen XPath 2.0-Standard

 Modell basiert auf XPath 1.0 + Erweiterungen

– einzelne XML-Dokumente

– wohlgeformte Fragmente eines Dokuments

– Sequenzen von Dokumenten und Fragmenten als Wert eines XQuery-Ausdrucks

 Objekt dieses Datenmodells ist geordnete Menge von Knoten = Sequenz (Aneinanderreihung von atomaren Werten oder Knoten – ohne Schachtelung)

– Flach, d.h. Sequenz nur auf der obersten Ebene

– Duplikate in Sequenz möglich

– Elemente einer Sequenz sind sortiert und hinsichtlich Position unterscheidbar

 Dualität von Elementen und Sequenz der Länge 1

(<X>) äquivalent zu <X/>

Datenmodell (2)

 Funktionen zur Analyse und Modifikation

– Kommaoperator

(1,<X>),(3) liefert: (1,<X>,3)

– to-Operator

2 to 5 liefert: (2,3,4,5,)

– Eliminierung von Duplikaten

fn:distinct-values((2,5,3,7,3,5,5)) liefert: (2,5,3,7)

 Datentypen

– allgemeinste Form eines Eintrags vom Typ item()

– Einfache oder komplexe Datentypen

– Sprachkonstrukte aus XML Schema (vgl. Typhierachie)

 Atomisierung

– XML-Dokument synonym mit zugehöriger Instanz des XQuery- Datenmodells

Unterschiede zu XPath 1.0

 Grunddatentypen auf der Basis von XML Schema Teil 2

 XPath 1.0 kennt nur Knotenmengen, boolesche, numerische und Zeichenkettenwerte

 XPath 1.0 ist mengenorientiert (ohne Duplikate), XPath 2.0 basiert auf Sequenzen (Duplikate möglich)

 Unterstützung von Referenzen und Dokumentkollektionen

 Unterscheidung von Wertegleichheit (XPath 1.0) und Knotenidentität

 Wesentlich umfangreichere Funktionsbibliothek

 Weitere Ausdrucksarten, z.B. Bereichs

 Voranstellen von Variablen oder Funktionsaufrufen vor Pfadausdrücken

xs:ENTITIES benutzerdefinierte Listentypen und Vereinigun typen

item xdt:anyAtomicType xs:IDREFS

nodexdt:untypedAny

benutzerdefinierte komplexe T pen

xs:anyType xs:anySimpleType comment element document text processing-in- struction

xs:NMTOKENS

xdt:untypedAtomic xs:dateTime xs:date xs:time xs:float xs:duration

xs:yearMonthDuration xs:gYear

xs:gYearMonth

xs:decimal

xs:double

xs:dayTimeDuration xs:gMonthDay xs:gDay xs:base64Binary

xs:boolean

xs:gMonth xs:hexBinary xs:anyURI xs:QName xs:NOTATION

xs:string xs:normalizedString xs:token xs:NMTOKEN xs:ENTITY

xs:language xs:Name xs:NCName xs:ID xs:IDREF

xs:long

xs:negativeInteger

xs:nonPositiveInteger

xs:integer xs:int xs:short xs:unsignedLong

xs:nonNegativeInteger

xs:byte xs:unsignedInt xs:unsignedShort xs:unsignedByte xs:positiveInteger

attribute

Grundlagen

 Konstanten oder Literale

– Werte für einfache numerische und Zeichenkettenwerte (in Hochkommas)

– Beispiele:

‘Hotel Neptun‘, “12.34“ {-- xs:string --}

123, -24, 0, +7 {-- xs:integer --}

-24.0, 123.45, +.23 {-- xs:decimal --}

-123.5e3, 200e6 {-- xs:double --}

 Variablen:

– Beispiele:

$name := “Wolfgang Lehner“

LET $hotel := //hotel[typ=‘Pension‘]

RETURN $hotel

 Kommentare

– An beliebiger Stelle, ohne Bedeutung

– Syntax: geschachtelt durch ein Klammerpaar (: und :)

– Beispiel: (: XQuery (: Kommentar :) !! :)

– Orthogonal zu einem Kommentar im XML-Dokument

<!- - Kommentar im XML-Dokument - -!>

Ausdrücke in XQuery

 Arithmetische Ausdrücke

– Funktionen und Operatoren

 Vergleichsausdrücke

– Wertevergleich

– Allgemeiner Vergleich

– Knotenvergleich (Knotenidentität, Vergleich der relativen Positionierung)

 Logische Ausdrücke

– fn:true(), fn:false(), fn:not()

 Pfadausdrücke

– Basieren auf XPath 2.0 (Erweiterungen gegenüber 1.0)

 FLWOR-Ausdrücke

 Konditionale Ausdrücke

 Quantifizierende Ausdrücke

– existenzielle Quantifizierung

– universelle Quantifizierung

Ausdrücke in XQuery (1)

 Arithmetische Ausdrücke

– Mit arithmetischen Operationen

– Auswertereihefolge durch Klammerung beeinflussen

– Beispiel: ($preis-10) DIV 100

 Vergleichsausdrücke (4 Vergleichsoperatoren)

– allgemein mit Sequenzen: =, !=, <, <=, >, >=

– einfache Wertvergleiche zwischen elementaren Werten:

EQ, NE, LT, LE, GT, GE

– Vergleich der Knotenidentität:

== (identisch), !== (nicht identisch) Beispiel:

$hotel[name = ’Neptun’] == $hotel[@id = ‘4311’]

– Vergleich der Abfolge von Knoten bezüglich der Dokumentordnung mit

<< und >> und in Bezug auf die Vorgänger- und Nachfolgerbeziehung mit FOLLOWS und PRECEDES

 logische Ausdrücke:

– AND, OR, NOT

– Beispiel: NOT($hotel/name EQ $restaurant/name)

 Pfadausdrücke

Basieren auf XPath 2.0 (Erweiterungen gegenüber 1.0)

FLWOR-Ausdrücke



FLWOR-Ausdruck

– gesprochen wie engl. “Flower“

– Basis für Anfragen an XML-Datenbanken

– analog zu SELECT-FROM-WHERE in SQL

– steht als Abkürzung von for-let-where-order by-return



Klauseln eines FLWOR-Ausdrucks

for/let where order by return

Bindung von Variablen

Anwendung von Prädikaten zur Filterung

Sortierung Konstruktion des Ergebnis- dokumentes Eingangs-

sequenzen

Ausgabe- sequenz FLWOR-Ausdruck

Struktur eines FLWOR-Ausdrucks

FLWORExpr::=

(ForClause | LetClause)+ WhereClause? OrderByClause?

RETURN ExprSingle ForClause::=

FOR $VarName TypeDeclaration? PositionalVar? IN ExprSingle (,

$VarName TypeDeclaration? PositionalVar? IN ExprSingle)*

LetClause::=

LET $VarName TypeDeclaration? := ExprSingle (, $VarName TypeDeclaration? := ExprSingle)*

TypeDeclaration::= AS SequenceType PositionalVar::= AT $VarName

WhereClause::= WHERE Expr OrderByClause::=

(ORDER BY | STABLE ORDER BY) OrderSpecList OrderSpecList::= OrderSpec (, OrderSpec)*

OrderSpec::= ExprSingle OrderModifier

OrderModifier::= (ASCENDING | DESCENDING)? ((EMPTY

GREATEST) | EMPTY LEAST))? (COLLATION StringLiteral)?

Variablen

 Nach der erfolgten Bindung sind die Werte nicht mehr änderbar

 Variablenbindung nur innerhalb des aktuellen und aller eingeschlossenen Anfrageausdrücke sichtbar

 Wird Ausdruck verlassen, ist Variable ungebunden

 Zugriff auf ungebundenen Variablen  Ausnahme

 Wird hingegen Variable mehrfach gebunden, ist immer unmittelbar zuvor erfolgte Bindung sichtbar

 Typ einer Variablen ergibt sich aus Bindung

 Variablenbindung erfolgt in FOR- und LET-Ausdrücken

LET-Klausel

 Bindet Menge von Werten, die bei Auswertung eines Ausdrucks expr entstehen geschlossen an eine

Variable $var

 Im einfachsten Fall folgt nach der LET-Klausel ein RETURN-Ausdruck

 Liefert den Variableninhalt als Ergebnis

 Beispiel:

LET $z := //zimmertyp RETURN $z

 Abarbeitung in 3 Schritten:

1. Werte den XPath-Ausdruck //zimmertyp aus

2. Weise die resultierende Knotenmenge an die Variable

$z zu (Variablenbindung)

3. Gebe die gesamte Sequenz von Knoten zurück

FOR-Klausel

 Für jedes Element der Ergebnismenge erfolgt eine Bindung an

$var

 Wie bei LET können mehrere Variablen gebunden werden

 Variablen für alle untergeordneten Ausdrücke sichtbar

 Beispiel:

FOR $z IN //zimmertyp RETURN $z

 Abarbeitung anders als bei LET

– $z wird jeweils an Elemente der Sequenz (Auswertung von //zimmertyp) gebunden

– Bindung erfolgt mehrfach, für jeden Zimmertyp genau einmal

– Nachfolgende Klauseln werden für jede Iteration und Bindung einmal ausgewertet

– RETURN wird für jeden Schritt ausgewertet, Resultat zu einem Zwischenergebnis hinzugefügt

– Aufsummiertes Gesamtergebnis von RETURN wird am Schleifenende zurückgegeben

Beispiel

<hotel name=“Hotel Neptun“>

<zimmertyp typ=“EZ“ preis=“180“ währung=“EUR“/>

<foto href=“neptun01.jpeg“/>

</hotel>

<hotel name=“Hotel Hübner“>

<zimmertyp typ=“EZ“ preis=“75“ währung =“EUR“/>

<zimmertyp typ =“DZ“ preis =“90“ währung =“EUR“

</hotel>

<hotel name=“Pension Dräger“>

<foto href=“bild-pd01.jpeg“/>

<foto href=“bild-pd02.jpeg“/>

</hotel>

Beispiel (Forts.)

XQuery-Anfrage

FOR $hotel IN //hotel RETURN $hotel/foto

Ergebnis:

<foto href=“neptun01.jpeg“/>

<foto href=“bild-pd01.jpeg“/>

<foto href=“bild-pd02.jpeg“/>

Vergleich LET- und FOR-Klauseln

FOR $x IN (<Arzt/>,<Pfleger/>)

LET $y := (<Operationssaal/>,<Station/>) RETURN

(<Berufsgruppe>{ $x }</Berufsgruppe>

<Arbeitsort>{ $y }</Arbeitsort>) liefert als Ergebnis

<Berufsgruppe><Arzt/></Berufsgruppe>

<Arbeitsort><Operationssaal/><Station/>

</Arbeitsort>

<Berufsgruppe><Pfleger/></Berufsgruppe>

<Arbeitsort><Operationssaal/><Station/>

</Arbeitsort>

Geschachtelte FOR-Klauseln

<billighotels> { FOR $h IN //hotel

FOR $z IN $h/zimmertyp WHERE $z/@preis <= 100 RETURN <hotel>

<name>{ $h/@name }</name>

<preis> { $z/@preis }</preis>

</hotel> } </billighotels>

Ergebnis:

<billighotels>

<hotel><name>…</name><preis>…</preis></hotel>

</billighotels>

Geschachtelte FOR-Klauseln (2)

<billighotels> { FOR $h IN //hotel

RETURN <hotel name={ $h/@name }> { FOR $z IN $h/zimmertyp

WHERE $z/@preis <= 100

RETURN <preis>{ $z/@preis }</preis>

} </hotel> } </billighotels>

Ergebnis:

<billighotels>

<hotel name=“Hotel Hübner“>

<preis>…</preis>

</hotel>…

</billighotels>

WHERE-Klausel

FOR $p AT $i IN fn:doc(“Klinik.xml“)//Pfleger WHERE

fn:not($p/Geburtsdatum > xs:date(“1974-01-01“)) AND $i MOD 5 = 0

AND fn:count($p//Zertifikat) > 2 RETURN

<Persoaleintrag LfdNR={$i idiv 5}>

{$p/Name, $p/@Station}

</Personaleintrag>

WHERE-Klausel zur Angabe eines Selektionsprädikats mit weitergehenden Filtermöglichkeiten in Bezug auf Gruppen (ähnlich zu HAVING)

Beispiel:

 Suche Pflegepersonal das nicht nach 1974 geboren ist

 Betrachte nur jeden 5. Pfleger

 Suche Pfleger, die 3 oder mehr Zertifikate (zum Nachweis bestimmter Fähigkeiten besitzen)

ORDER BY-Klausel

 Explizite Angabe einer Sortierung für die Elemente einer Sequenz

 Spezifische Sortierordnungen

– Global im Prolog einer XQuery

– Lokal zusätzlich in der ORDER BY-Klausel

 2 wichtige Eigenschaften der ORDER BY-Klausel

– Wenn keine eindeutige Reihenfolge, so ist Anordnung der Duplikate

implementierungsabhängig, Angabe von STABLE erzwingt die Einhaltung der Dokumentreihenfolge

– Wenn Eigenschaften, nach denen sortiert wird, nicht existieren:

Einordnung dieser Einträge explizit steuern mit Sortierungsmodifikator EMPTY GREATEST bzw. EMPTY LEAST

 Beispiele:

$hotel/zimmer[preis<100] ORDER BY preis ASCENDING Zusätzlich zum Beispiel für WHERE-Klausel:

ORDER BY $p//Wohnort EMPTY LEAST,

Elementkonstruktoren (RETURN)

 Literales XML wird in das Ergebnis übernommen, ohne modifiziert zu werden

<zimmer typ=“DZ“>

<ausstattung>TV</ausstattung>

</zimmer>

 XML mit geschachtelten Ausdrücken erlaubt es, Element- und Attributinhalte durch XQuery-Ausdrücke berechnen zu lassen

<zimmer typ=“{$z/@typ}“>

$zaus UNION $haus

</zimmer>

 XML mit berechneten Element- und Attributnamen bietet die Möglichkeit, die Bezeichner von XML-Elementen und Attributen durch XQuery-Ausdrücke zu berechnen

ELEMENT {$z} {

ATTRIBUTE {$t} {EZ}

ELEMENT {$a} {“Minibar“}

}

Verbundoperationen

 Verknüpfung von Datenbeständen aus

unterschiedlichen Dokumenten/Dokumentteilen

– durch Wertegleichheit (relationale Seele)

– durch Verfolgung von Referenzen (objektorientierte Seele)

 Verbundprädikat

– in WHERE-Klausel eines FLWOR-Ausdrucks

– in Pfadausdruck eines Verbundpartners

 Verfolgung von Referenzen (ID/IDREF)

– Funktion fn:id() liefert Elemente, deren ID-Attributwert

mindestens einem der übergebenen IDREF-Werte entsprechen (Dereferenzierung)

– Funktion fn:idref() liefert Elemente, die auf die übergebenen Werte verweisen

– Referenzen in Form von XPointer/XLink nicht über Dokumentgrenzen hinweg auflösbar

 Symmetrische und einseitige äußere Verbunde intuitiv formulierbar, vollständiger äußerer Verbund schwierig

Verbund – Beispiel 1

<prospect> {

FOR $h IN fn:doc(“hotels.xml“)//hotel, $z IN $h/zimmertyp,

$f IN fn:doc(“fotos.xml“)

//hotel[name = $h/name]//zimmerfoto, WHERE

$f/zimmertyp = $z/typ RETURN

<hotelzimmer {

$h/name, $z/typ, $z/beschreibung, $f/foto } </hotelzimmer>

ORDER BY (name,typ) } </prospect>

Ergebnis:

 Liste von Hotelzimmern mit Angaben zu Hotel, Zimmertyp, Zimmerbeschreibung und zugehöriges Foto

 Hotels fehlen, wenn keine Informationen zu Zimmern oder das zugehörige Foto fehlt

Verbund – Beispiel 2

<prospect> {

FOR $h IN fn:doc(“hotels.xml“)//hotel RETURN

<hotel> {

$h/name, $h/beschreibung, FOR $z IN $h/zimmertyp, $f IN fn:doc(“fotos.xml“)

//hotel[name = $h/name]/zimmerfoto WHERE

$f/zimmertyp = $z/typ RETURN

<hotelzimmer>

$z/typ, $z/beschreibung, $f/foto

</hotelzimmer>

ORDER BY typ } </hotel>

ORDER BY name } </prospect>

Ergebnis:

Verbund – Verfolgung von Referenzen

FOR $s IN fn:doc(“Klinik.xml“)//Station, LET $p := fn:id($s/@Leitung)

RETURN

<Station>

{$s/Name}

<Leitung>{ $p/Name }</Leitung>

</Station>

Ergebnis:

 Zuordnung der leitenden Person (Name, Vorname) an jede Station im Krankenhaus

Beispiel:

Gruppierung

Beispiel:

Berechnung des Durchschnittsalters pro Berufsgruppe (Arzt oder Pfleger)

Variante 1: Gruppierung entlang der XML-Hierarchie

<MedizinischesPersonal>

{ FOR $p IN fn:doc(“…“)//MedizinischesPersonal/*

LET $x := $p//Alter RETURN

ELEMENT { fn:node-name($p) }

{ <Alter>{ fn:avg($x) }</Alter> }

</MedizinischesPersonal>

Variante 2: Gruppierung nach Wertegleichheit

<MedizinischesPersonal>

{ FOR $b IN fn:distinct-values(fn:doc(“…“)//Beruf/text()) LET $x := fn:doc(“…“)//Alter[../Beruf/text() = $b]

RETURN

ELEMENT {$b}

Gruppierung (Forts.)

Variante 3: Gruppierung über Elementbezeichner

<MedizinischesPersonal>

{ FOR $b IN fn:distinct-values(for $i IN fn:doc(“…“)//Person/(Arzt|Pfleger)

RETURN fn:node-name($i))

LET $x := fn:doc(“…“)//Alter[../fn:node-name(.)

= $b]

RETURN

ELEMENT {$b}

{ <Alter>{ fn:avg($x) }</Alter> } }

</MedizinischesPersonal>

Aggregationsfunktionen

 fn:count()

liefert die Anzahl der Elemente der übergebenen Sequenz zurück

 fn:avg()

liefert den durchschnittlichen Wert aller Elemente der übergebenen Sequenz

sum($arg) div count($arg)

 fn:max()

liefert den wertemäßig größten Wert optional bezüglich einer Sortierordnung zurück

 fn:min()

liefert den wertemäßig kleinsten Wert optional bezüglich einer Sortierordnung zurück

 fn:sum()

liefert den summarischen Wert aller in der Sequenz enthaltenen Elementwerte zurück; wird der zweite Parameter nicht angegeben, so wird der Wert 0.0E0 bei einer leeren Sequenz zurückgeliefert;

andernfalls der Wert des zweiten Parameters

Konditionale Ausdrücke

 Syntax

IF (expr) THEN expr_1 ELSE expr_2

 Beispiel Hotel-Datenbank:

Gewähre Nachlass von 10%, wenn ein Hotelzimmer länger als 5 Tage belegt wird

LET $tage := ($r/abreise - $r/anreise), $zimmer := fn:id(zimmertyp)

RETURN

IF ($tage > 5)

THEN $tage*$zimmer/preis*0.9 ELSE $tage*$zimmer/preis

Quantifizierende Ausdrücke

 Syntax

[SOME | EVERY ] var IN expr_1 SATISFIES expr_2

 Beispiel 1

Namen der Hotels, die unter anderem auch Einzelzimmer anbieten FOR $hotel IN fn:doc(“hotels.xml“)//hotel

WHERE SOME $z IN $hotel/zimmer/typ SATISFIES $z = “EZ“

RETURN $hotel/name

 Beispiel 2

Suche Appartementhotels, d.h. Hotels, die ausschließlich Appartements anbieten

FOR $hotel IN fn:doc(“hotels.xml“)//hotel WHERE EVERY $z IN $hotel/zimmer/typ

SATISFIES $z = “Appartement“

RETURN $hotel/name

Funktionen in XQuery



Funktionen auf numerischen und Booleschen Werten



Funktionen auf Zeichenketten

– Vergleich

– Manipulation

– Auswertung regulärer Ausdrücke



Funktionen auf Zeitangaben

– Vergleichs- und Substraktions-/Additionsoperatoren

– Funktionen zur Extraktion von Komponenten

– Zeitangaben in unterschiedlichen Zeitzonen



Benutzerdefinierte Funktionen

Benutzerdefinierte Funktionen (Beispiel)

declare function factorial($n as xs:integer) as xs:integer {

return(

if ($n eq 0) then 1

else $n * factorial($n - 1) ) }

<results>

<desc> Factorial of 5 </desc>

<value> { factorial( 5 ) } </value>

</results>

declare function factorial($n as xs:integer) as xs:integer {

return(

if ($n eq 0) then 1

else $n * factorial($n - 1) ) }

<results>

<desc> Factorial of 5 </desc>

<value> { factorial( 5 ) } </value>

</results>

<results>

<desc> Factorial of 5 </desc>

<value> 120 </value>

Verarbeitungs- konzept

von XQuery

Statische Analyse und Typprüfung



Statische Analyse (erste Phase der Auswertung)

– Parsing und Analyse des XQuery-Hauptmoduls

– Aktualisierung des statischen Kontextes

– Überführung der Anfrage in einen Operatorbaum

– Fehlerprüfung: Existenz von Typnamen, Namens-

raumpräffixen, Funktionsnamen und Variablennamen



Statische Typprüfung



Prepare / Execute

– Übersetzung der Anfrage in einen ausführbaren Anfragegraphen

– Ausführung der Anfrage

Statischer Kontext



Bekannte Namensräume

– vordefiniert

– Im XQuery Prolog enthalten



Vorbelegung für Element- und Funktionsnamensräume



Schemadefinitionen

– Typen aus XML Schema und XQuery



Variablendefinitionen



Funktionen



Vorbelegung für Sortierordnung



Validierungsmodus

Dynamische Ausführung



Dynamischer Kontext

– Aufbau während der Anfrageausführung

– Verwaltung aller aktuellen Variablenbindungen (Variablenname-Wert-Paare)

– Fokus („focus“)

 Aktuell betrachteter Eintrag („context item“) (.-Operator)

 Eintragsposition („context position“) (fn:position())

 Anzahl der Einträge der aktuellen Sequemz („context size“) fn:last()

– Datum und Uhrzeit

– Zeitzone

Aufbau des Ergebnisdokuments



Serialisierung

– XQuery-Anfrage resultiert in einer Sequenz und somit in einer Instanz des XML-Datenmodells

– Serialisierung = Überführung der Instanz eines XML- Datenmodells in eine Zeichenkette (XML-Dokument)

– Transformation / Normalisierung

– Parameter zur Beeinflussung der Serialisierung

 Encoding des Ergebnisses

 Media Type des Ergebnisses

– Anmerkung

 Ergebnis einer XQuery muss nicht als XML serialisiert werden, d.h. weitere Methoden neben xml

XQuery-Implementierungen

Aktuelle Liste: http://www.w3.org/XML/Query#implementations

SQL/XML

 2003 verabschiedet (ISO/IEC 9075-14:2003 ) - ( siehe:

[6] )

 ANSI und ISO Standard, Support um XML in Umgebung einer SQL-Datenbank zu nutzen

 Titel: Information technology - Database languages - SQL - Part 14: XML- Related Specifications

(SQL/XML) – ca. $200 (ca. 360 Seiten)

 entwickelt und implementiert von Oracle, MS, IBM, Sybase, ...

 wird ab Oracle9i Release2 unterstützt

 macht es möglich XML-Files in SQL-db zu speichern, Anfragen mit XQuery und XPath zu stellen, und

existierende SQL-Daten als XML zu extrahieren

XML-Update



XML-Update Sprache vom Sep 2000 - ( siehe:

[7.1] )



basiert auf XPath



beschreibt welche Änderungen in XML-File gemacht werden



diese Änderungen werden als XML formuliert



ist kein W3C- oder ISO-Standard, sondern XML:DB Initiative



praktisch, nicht so gut spezifiziert, ex. DTD der Syntax



Popularität in einigen Implementierungen

gefunden - [7.2]

Literatur

[1] “XML&Datenbanken” M.Klettke, H.Meyer, dpunkt.verlag, 2002 [2] XML-QL: http://www.w3.org/TR/NOTE-xml-ql

[3] XQL: http://www.w3.org/TandS/QL/QL98/pp/xql.html [4] XPath: http://www.w3.org/TR/xpath

[5] XQuery: http://www.w3.org/XML/Query

http://www.w3.org/TR/xpath-datamodel/

[6] XML/SQL: http://www.sqlx.org/

http://www.oracle.com/technology/oramag/oracle/03- may/o33xml.html

[7] XUpdate: http://xmldb-org.sourceforge.net/xupdate/index.html http://uche.ogbuji.net/tech/akara/nodes/2004-09- 30/xupdate

[8] “XML – Von Anfang an”, rororo, 2003

[9] “Essential XML”, D.Box, A.Skonnard, Addison-Wesley, 2001 [10] “XSL und XPath”, M.Bach, Addison-Wesley, 2000

[11] “XQuery – Einführung und fortgeschrittene Methoden“ W.Lehner, H.

Schöning, dpunkt Verlag, 2003.

[12] “XQuery – ein Überblick“ W.Lehner, H.Schöning, in Datenbank-Spektrum 11/2004.