Verarbeiten und Präsentieren von XML -Dokumenten Einführung in XPATH und XSLT

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Fachhochschule KölnFO3 – Institut fürInformationswissenschaft

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Verarbeiten und Präsentieren von

XML -Dokumenten

Einführung in

XPATH und XSLT

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Historie:

Mit dem Ziel XML-Dokumente präsentieren zu können, wurde vom W3C dieExtensible Style Sheet Language (XSL) entwickelt

Neben der Ausgabeformatierung sollte XSL auch den Bereich Selektion und Transformation von Elementen eines Dokumentes beinhalten

Aufgrund der Komplexität des Entwurfes wurden die Themen Selektion und Transformation in eigenen Entwürfen bearbeitet

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Historie:

Aus dem ursprünglichen XSL - Entwurf entstanden die Entwürfe für

-XPATH für Selektion von Daten aus einem XML-Dokument

und

-XSLT (Extensible Style Sheet Language Transformation) für die Transformation von XML-Dokumenten

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XPATH (XML Path Language)

-Adressierung einzelner Teile eines XML-Dokumentes

-Ausrichtung an der Baumstruktur eines XML-Dokumentes

-Ausdrucksweise / Formulierung nicht in XML

-Syntax: Orientierung an den Pfadangaben in URLs (Doppelpunkt / Backslash)

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-Anwendung in XPointer („XPointer, which is based on the XML Path Language (XPath, supports addressing into the internal structures of XML documents. It allows for traversals of a document tree and choice of its internal parts based on various properties, such as element types, attribute values, charactercontent, and relative position.“)

-Anwendung in XSLT Auswahl eines Elementes oder mehrerer Elemente zur Transformation

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XPATH orientiert sich an der logischen Baumstruktur eines Dokumentes

Knoten

Aktueller Knoten

Achse

Wurzelknoten ist das XML-Dokument selber

Dokument-knoten

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Mit XPATH Ausdrücken kann:

- eine bestimmte Menge an Knoten (node set) aus einem XML-Dokument selektiert werden

-ein boolescher Wert ermittelt werden (true/false)

-ein Fließkommazahl zurückgegeben werden

oder

-eine Zeichenkette

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Die Auswertung eines Ausdrucks hängt vom Umfeld / Kontext ab:

wichtig:

-der aktuelle Knoten = Context Node

-die Position eines Knotens im Baum

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Ein Dokument wird immer in einer bestimmten Richtung vom Prozessor verarbeitet.

Diese Reihenfolge wird als Document Order bezeichnet

Document Order:

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Für die Verarbeitung können verschiedenen Achsen im Dokumentbaum bestimmt werden:

ancestor:

Diese Achse umfasst alle Vorfahren-Knoten (ancestor). Der context-node gehört nicht zur Achse

context-node

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ancestor-or-self:

Diese Achse umfasst alle Vorfahren-Knoten (ancestor). Der context-node gehört mit zur Achse

context node

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parent:

Diese Achse umfasst den Eltern-Knoten (parent). Alle Knoten mit Ausnahme vom Wurzelknoten haben genau einen Eltern-Knoten. Der context-node gehört nicht mit zur AchseContext node

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self:

Diese Achse umfasst nur den context-node

context-node

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child:

Diese Achse umfasst alle direkten Kinder des context-nodes. Der context-node ist nicht Bestandteil der Achse

context-node

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descendant:

Diese Achse umfasst alle Nachkommen des context-nodes. Der context-node ist nicht Bestandteil der Achse

Context-node

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descendant-or-self:

Diese Achse umfasst alle Nachkommen des context-nodes. Der context-node ist mit Bestandteil der Achse

Context-node

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following-sibling:

Diese Achse umfasst alle folgenden Geschwister des context-nodes. Der context-node ist nicht Bestandteil der Achse

Context-node

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preceding-sibling:

Diese Achse umfasst alle vorhergehenden Geschwister des context-nodes. Der context-node ist nicht Bestandteil der Achse

Context-node

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following:

Diese Achse umfasst alle Knoten nach dem context-node außer den Nackommen des context-nodes. Der context-node ist nicht Bestandteil der Achse Context-node

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preceding:

Diese Achse umfasst alle Knoten vor den context-node außer den Vorfahren des context-nodes. Der context-node ist nicht Bestandteil der Achse

Context-node

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Zusammenfassung der Achsen:

ancestorancestor-or-selfchilddescendantdescendant-or-self

followingfollowing-siblingparentprecedingpreceding-siblingself

Es existieren ausserdem noch zwei weitere Achsen:

attribute(Attribute des context-nodes)

namespace(Deklarationen des Namensraums)

Diese Achsen lassen sich in der Baumdarstellung nur schlecht realisieren

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Pfadangaben:

In XPath Ausdrücken können relative und absolute Pfadangaben verwendet werden:

/ Beginnt der Pfad mit einem Slash handelt es sich um einen absoluten Pfad, es wird also nicht vom context-node ausgegangen (/A/B ist z.B. eine absolute Pfadangabe). Der Slash für sich allein gestellt bezeichnet den Wurzelknoten.

. bezeichnet den context Node (self)

.. bezeichnet den parent node (parent)

* Wildcard (z.B. /A/*)

// mit dem doppelten Schrägstrich lassen sich Elemente unabhängig vom Pfad im Dokument selektieren (wobei der Elementname nach dem doppelten Slash angegeben werden muss. Z.B.: //vorname)

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Knotentest:

-Zur Erstellung eines XPath-Ausdrucks ist neben der Spezifizierung der Achsen, auch die Auswahl der Knoten entlang einer Achse notwendig.

-Dies geschieht durch den sogenannten Knotentest (node test)

-Knoten sind vor allem die Elemente in einem XML Dokument und der Knotentest wird anhand des Elementnamens durchgeführt

-Erlaubt ist auch das * als Wildcard, um alle Knoten entlang einer Achse auszuwählen

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XPath-Ausdrücke:

-Xpath-Ausdrücke werden in sogenannten Location Steps notiert

-Ein Location Steps hat folgende Syntax:

AxisName::NodeTest [ predicate ]

(Achse::Knotentest [ Prädikat ])

-Die Auswahl der Knoten läßt sich mit Hilfe eines Prädikats noch verfeinern. Das Prädikat wird in eckigen Klammen an AxisName::NodeTest angehängt

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Beispiele für XPath-Ausdrücke:

child::brief

mit diesem Ausdruck werden alle Elemente mit dem Namen brief unterhalb des aktuellen Knotens ausgewählt

Axis-Name: child

node test: brief

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Beispiele für XPath-Ausdrücke:

child::*

mit diesem Ausdruck werden alle Kindelemente des aktuellen Knotens ausgewählt

/descendant::adresse

mit diesem Ausdruck werden alle Elemente mit Namen adresse im gesamten Dokument selektiert. Der Slash vor dem axis name leitet einen absoluten Pfad ein. Hier wird also nicht vom context-node ausgegangen

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Prädikate:

Die Auswahl von Elementen kann mit Prädikaten weiter verfeinert werden

Ein einfaches Prädikat ist die Angabe eines numerischen Ausdrucks um ein bestimmtes Element zu selektieren:

child::Verfasser[2]

Angenommen ein Element hat mehrere Kind- Elemente mit Namen Verfasser, dann selektiert dieser Ausdruck das 2. Verfasser-Element

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Prädikate:

Ein anderes Beispiel für ein Prädikat:

nummer[mobil]

->selektiert die nummer-Kindelemente, die ein oder mehrere mobil-Kindelemente haben

Attribute:

//@id

->Attribut-Abfrage: wählt alle Elemente aus, die ein Attribut id haben

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Deutsche, kommentierte Übersetzung:

www.informatik.hu-berlin.de/~obecker/obqo/w3c-trans/xpath-de/

Übungen:

www.zvon.org/xxl/XPathTutorial/General/examples.html

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XSLT(Extensible Style Sheet Language Transformation)

XSLT transformiert XML-Dokumente oder Teile von XML-Dokumenten in eine andere Form (z.B. anderes XML-Format, HTML, MathML)

Bei der Transformation ist folgendes zu beachten:

-eine Transformation ist nicht unbedingt umkehrbar-eine Transformation kann zu Informationsverlust führen -aus einem transformierten Dokument ist das Ursprungsdokument nicht rekonstruierbar

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Um eine Transformation durchzuführen werden

-ein XML Dokument

-und eine Stylesheet-Datei benötigt

In der Stylesheet-Datei befinden sich die Transformationsvorschriften

Der Transformationsprozess beginnt immer beim Wurzelelement und verarbeitet dann das Dokument in der Dokument-Order.

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Die Transformation wird durch den XSLT-Prozessor durchgeführt.

Eine Liste von XSLT-Prozessoren findet man unter:

http://www.xslt.com/xslt_tools.htm

Hinweis: Der I.E. 5.x besitzt auch einen XSLT Prozessor, z.T. werden aber veraltete Entwürfe von XSLT / XPATH unterstützt.

Eine Übersicht der von MSXML unterstützte Befehle findet man unter:http://www.topxml.com/xsl/xsltref.asp

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Gegeben ist folgende DTD:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><!ELEMENT adressbuch (Person+)><!ELEMENT Person (Name+,Email*)><!ELEMENT Name (Vorname+, Nachname)><!ELEMENT Email (#PCDATA)><!ELEMENT Vorname (#PCDATA)><!ELEMENT Nachname (#PCDATA)>

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XSLT(Extensible Style Sheet Language Transformation)XML-Beispiel:<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><!DOCTYPE adressbuch SYSTEM "C:\XML\adressbuch.dtd"><?xml-stylesheet type="text/xsl" href="C:\XML\adressbuch2.xsl"?><adressbuch>

<Person><Name>

<Vorname>Rainer</Vorname><Vorname>Maria</Vorname><Nachname>Rilke</Nachname>

</Name><Email>[email protected]</Email>

</Person><Person>

<Name><Vorname>Friedrich</Vorname><Nachname>Schiller</Nachname>

</Name></Person>

</adressbuch>

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XSLT(Extensible Style Sheet Language Transformation)Beispiel für ein Stylesheet:<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><xsl:stylesheet version="1.0" xmlns:xsl="http://www.w3.org/1999/XSL/Transform" xmlns:fo="http://www.w3.org/1999/XSL/Format"><xsl:output method="html" /><xsl:template match="/"><html><head><title>Adressbuch</title></head><body><xsl:apply-templates select="descendant::Email" /></body></html></xsl:template><xsl:template match="Email"><xsl:value-of select="." /></xsl:template></xsl:stylesheet>

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Erläuterung:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

Ein Stylesheet ist immer ein echtes XML - Dokument, deshalb wird mit der XML-Deklaration begonnen.

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Erläuterung:

<xsl:stylesheet version="1.0" xmlns:xsl="http://www.w3.org/1999/XSL/Transform" xmlns:fo="http://www.w3.org/1999/XSL/Format">

Danach wird das Wurzelelement des Stylesheets angegeben, das Wurzelelement ist immer <xsl:stylesheet>

Als Attribut folgt dann die Angabe der XSLT-Version und die Angabe der Namensräume für die XSLT-Spezifikation

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Erläuterung:

<xsl:stylesheet version="1.0" xmlns:xsl="http://www.w3.org/1999/XSL/Transform" xmlns:fo="http://www.w3.org/1999/XSL/Format">

In der Attributangabe:xmlns:xsl="http://www.w3.org/1999/XSL/Transform" wird für das Präfix xsl: der Namensraum " http://www.w3.org/1999/XSL/Transform" deklariert. Damit stammt jedes Element, das mit xsl: beginnt aus dem Sprachumfang von XSLT.

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Erläuterung:

<xsl:output method="html" />

Die Ausgabe-Methode wird mit dem Element xsl:output festgelegt. Erlaubte Methoden sind

xml, html, text.

Allerdings ist es auch möglich, weitere Methoden hinzuzufügen. Diese Methoden müssen aber dann durch Namensräume qualifiziert sein.

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Erläuterung:

<xsl:template match="/"><html><head><title>Adressbuch</title></head><body><xsl:apply-templates select="descendant::Email" /></body></html></xsl:template>Ausgegangen bei der Bearbeitung wird immer vom Wurzelknoten, deshalb sucht der XSLT-Prozessor nach einer Vorlage (einem Template) für den Wurzelkoten: <xsl:template match="/">

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Erläuterung:

<xsl:template match="/"><html><head><title>Adressbuch</title></head><body><xsl:apply-templates select="descendant::Email" /></body></html></xsl:template>Ist der Wurzelknoten gefunden, wird bis zum Ende des aktuellen Templates alles ausgegeben.Zwischen <body> und </body> stößt der Prozessor auf den Befehl: <xsl:apply-templates select="descendant::Email" />

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Erläuterung:

<xsl:apply-templates select="descendant::Email" />

Mit diesem Befehl wird der Prozessor angewiesen, nach einem Template für Nachkommen (descendant) des aktuellen Knotens zu suchen, die den Namen “Email“ tragen. Dieses Template soll dann an dieser Stelle eingefügt werden.

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Erläuterung:Der Prozessor findet nun folgendes Template:

<xsl:template match="Email"><xsl:value-of select="." /></xsl:template>Nun wird der Inhalt des gefundenen Templates ausgegeben bzw. an der richtigen Stelle im Stylesheet eingefügt. Bei der Ausgabe stößt der Prozessor auf folgende Zeile: <xsl:value-of select="." />

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Erläuterung:<xsl:value-of select="." />

Mit diesem Befehl wird der Wert (value-of) des Elementes selektiert (select) , der durch den XPATH-Ausdruck "." angeben ist, in diesem Falle wird durch den XPATH-Ausdruck der aktuelle Knoten ausgewählt. Die Wert des Email-Elementes ist: [email protected] und wird im Template eingefügt.

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Erläuterung:Danach wird der Rest des Templates ausgegeben:</body></html>

und anschließend die HTML Datei erzeugt:<html>

<head><meta content="text/html;

charset=utf-8" http-equiv="content-type">

<title>Adressbuch</title></head><body>

[email protected]</body>

</html>

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Schleifen und bedingte Anweisungen:

Neben der Möglichkeit Elemente mit <xsl:apply templates>

auszuwählen, gibt es auch die Methode

<xsl:for-each>

Auch bei <xsl:for each> wird das Attribut select und ein XPATH-Ausdruck als Attributwert angegeben:

<xsl: for-each select=“descendant::Nachname“>

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<xsl: for-each select=“descendant::Nachname“>

Durch dieses XSL-Element wird ein Schleife definiert. Jeder Knoten der dem XPATH-Ausdruck entspricht wird gemäß den Anweisungen innerhalb des

<xsl: for-each>...</xsl:for-each>

bearbeitet.

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Beispiel:

<xsl:for-each select="descendant::Nachname">Nachname:<xsl:value-of select="." /> br></xsl:for-each>

In diesem Beispiel wird das Element Nachname ausgewählt, dann wird die Zeichenkette “Nachname:“ geschrieben und anschließend der Inhalt des aktuellen Elementes ausgegeben

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Neben den Schleifen kennt XSLT auch bedingte Anweisungen:

<xsl:if> für bedingte Anweisungen ohne Alternativen

und

<xsl:choose> für bedingte Anweisungen mit Alternativen. Innerhalb von <xsl:choose> steht / stehen eine oder mehrere <xsl:when> - Bedingung / Bedingungen und eine optionale <xsl:otherwise> - Bedingung

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Die Bedingung wird jeweils mit dem Attribut test abgefragt. Als Attributwert kann z.B ein XPATH-Ausdruck stehen:

<xsl:choose>

<xsl:when test="following-sibling::Vorname">.....</xsl:choose>

In diesem Beispiel wird die Bedingung abgefragt, ob der nachfolgende Geschwisterknoten, das Element “Vorname“ ist.

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Beispiel (innerhalb einer Schleife):

<xsl:for-each select="descendant::Vorname"><xsl:choose><xsl:when test="following-sibling::Vorname">erster Vorname:<xsl:value-of select="." /> </xsl:when><xsl:when test="preceding-sibling::Vorname">zweiter Vorname:<xsl:value-of select="." /> </xsl:when><xsl:otherwise>Vorname: <xsl:value-of select="." /> </xsl:otherwise></xsl:choose></xsl:for-each>

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Erläuterung:

<xsl:when test="following-sibling::Vorname">erster Vorname:<xsl:value-of select="." /> </xsl:when>

Im vorangegangenen Beispiel (context-node ist Vorname) wird geprüft, ob der aktuelle Knoten einen nachfolgenden Geschwisterknoten “Vorname“ besitzt. Ist dies der Fall wird die Zeichenkette “erster Vorname:“ ausgegeben und dann der Wert des aktuellen Elements eingefügt. Danach wird ein Zeilenumbruch durchgeführt.

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Erläuterung:

<xsl:when test="preceding-sibling::Vorname">zweiter Vorname:<xsl:value-of select="." /> </xsl:when>

Wenn die erste Bedingung nicht erfüllt ist, wird geprüft ob der vorhergehende Geschwisterknoten, ein Knoten “Vorname“ ist. Ist dies der Fall wird die Zeichenkette “zweiter Vorname:“ ausgegeben und dann der Wert des aktuellen Elements eingefügt. Danach wird ein Zeilenumbruch durchgeführt.

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Erläuterung:

<xsl:otherwise>Vorname: <xsl:value-of select="." /> </xsl:otherwise>

Wenn weder die erste noch die zweite Bedingung erfüllt ist, wird keine Bedingung mehr abgeprüft sondern es kommt eine festgelegte Alternative zum Einsatz. Es wird die Zeichenkette “Vorname“ ausgegeben und der Inhalt des aktuellen Knotens wird ausgegeben. Danach wird ein Zeilenumbruch durchgeführt.

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Übersicht: Kindelemente von <xsl:stylesheet>

<xsl:stylesheet><xsl:import><xsl:include><xsl:strip-space><xsl:preserve-space><xsl:output><xsl:key><xsl:decimal-format><xsl:namespace-alias><xsl:attribute-set><xsl:variable><xsl:param><xsl:template>

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Weitere XSLT - Elemente:

<xsl:sort> Sortierung Beispiel: <xsl:sort select=“Nachname“ />

<xsl:number> Numerierung

Beispiel: <xsl:number value=“position()“ format=“1.“>

<xsl:element> Erzeugung von Elementen<xsl:attribute> Erzeugung von Attributen<xsl:text> Erzeugung von Text<xsl:comment> Erzeugung von Kommentaren

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XSLT - Spezifikation:

http://www.w3.org/TR/xslt

XSLT - Tools:

http://www.xslt.com/xslt_tools.htm

XSLT - Referenzen und Infos:

http://www.topxml.com/xsl/xsltref.asp

Deutschsprachige Ausarbeitung von Heiko Faasch:http://www.fh-wedel.de/~si/seminare/ws00/Ausarbeitung/5.xslt/xslt0.htm

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EXKURSXML Namespaces (XML Namensräume)

Problem:

->Innerhalb eines XML Dokumentes sollen Elemente aus verschiedenen Dokumenttypen verwendet werden.

->Die Elemente sind zum Teil gleich benannt, der semantische Hintergrund ist jedoch unterschiedlich

->Der XML-Prozessor soll gleichlautende Namen auseinanderhalten können

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Beispiel: XML Dokument <?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="yes" ? ><Buch><Titel>Der kleine Hobbit</Titel></Buch>< Person><Titel >Prof. Dr.</Titel><Name>Tolkien</Name></Person></xml>

->Problem: Das Element Titel ist nicht eindeutig

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Lösung: Namensräume

„Ein Namensraum ist eine Sammlung von Namen, die durch einen eindeutigen Bezeichner identifiziert werden“.

Ein Namensraum man kann auch als Behälter mit einem bestimmten Namen für Elemente und Attribute bezeichnen

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Lösung: Namensräume

Als Bezeichner für einen Namensraum wird ein URI (Uniform Resource Identifier ) gewählt.

Ein URI kann entweder eine URL oder ein URN sein.

URLs werden verwendet, weil sie eindeutig sind, hinter der angegebenen Adresse muss kein Dokument stehen.

Vorgesehen ist aber, dass bei der Verwendung einer URL als Namensraum, diese auch als Informationsquelle für die im Namensraum verwandten Ressourcen dient

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Vereinbarung von Namensräumen:

Ein Namensraum wird mit folgender Syntax vereinbart:

xmlns:Präfix="URI"

xmlns ist ein spezielles Attribut zur Vereinbarung von Namensräumen

Präfix: Bezeichnet die Abkürzung des über den URI vereinbarten Namensraums, das Präfix kann frei gewählt werden, es darf aber keinen Doppelpunkt enthalten.

URI: Bezeichnet den URI

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Das Präfix wird nun allen Elementen und Attributen vorangestellt die aus dem jeweiligen Namensraum stammen, dabei gilt folgende Syntax:

Präfix:Elementname

Beispiel:

<lib:buch xmlns: lib ="http://www.hobbit.de/buch/"> <lib:Titel>Der kleine Hobbit</lib:Titel><lib:Autor>Tolkien</lib:Autor>

</lib:buch>

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Problem: Namespaces und DTDs

Die Validierung eines Dokuments, das Elemente aus mehreren Namensräumen enthält, ist ohne Neuformulierung einer gemeinsamen DTD nicht möglich.

->DTDs gab es schon vor der Einführung von Namensräumen

->In einer DTD müssen Namen und Attribute vollständig deklariert werden, die Präfixe müssten also in der DTD bereits mitangegeben werden

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Kein Problem: Namespaces und Schemas

Im Gegensatz zu DTDs unterstützen und verwenden XML-Schemas das Konzept der Namensräume.

Informationen zur Verwendung von namespaces in Schema unter:

http://www.xfront.com/DefaultNamespace.pdf

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Eigenschaften von Namespaces:

Fügt man das Attribut xmlns dem Wurzel-Element zu, dann gilt der Namensraum für das gesamte Dokument, man bezeichnet diesen Namespace auch als Default-Namespace. In diesem Falle kann auf das Präfix verzichtet werden.

Ansonsten muss der Namensraum immer dem Element zugeordnet werden.

Dieser Namensraum gilt dann auch für alle Kind-Elemente des betreffenden Elements.

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XML-Dokumente mit verschiedenen Namespaces:

<Film xmlns=http://www.film.com/xml xmlns:person="http://www.person.de/xml"> <Titel>Der kleine Hobbit</Titel>

<person:Autor>Tolkien</person:Autor><person:Titel>Prof. Dr.</person:Titel>

</Film>

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XML-Dokumente mit verschiedenen Namespaces:

<Film xmlns="http://www.film.com/xml" ->Angabe des default namespace xmlns:person="http://www.person.de/xml">->durch Präfix qualifizierter Namespace

<Titel>Der kleine Hobbit</Titel>->Element aus dem default-namespace<person:Autor>Tolkien</person:Autor><person:Titel>Prof. Dr.</person:Titel>->Elemente aus dem qualifizierten namespace

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Links:

•Namespaces in XML (W3C Recommendation): http://www.w3.org/TR/REC-xml-names/

•Namespaces in XML 1.1 (Candidate Recommendation): http://www.w3.org/TR/xml-names11/

•Einführung in XML: Namensräume, Infoset, RDDL: http://www.informatik.hu-berlin.de/~obecker /Lehre/SS2002/XML/05-namespace.html

•Webapplikationen mit Unterstützung von XML: http://www.schmiderer.cc/xmlwebapp/index.php

Documents

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