VL 1: Einführung: XML und Datenbanken

January 25, 2018 | Author: Anonymous | Category: Ingenieurwissenschaften, Informatik, Datenbank
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XML und Datenbanken - Einführung -

Meike Klettke Universität Rostock Fakultät für Informatik und Elektrotechnik [email protected] www.xml-und-datenbanken.de

Inhalt der ersten Vorlesung - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

     

Einführung W3C Zeitliche (historische ) Entwicklung Eigenschaften von semistrukturierten Dokumenten /XML XML und Datenbanken Anwendungsszenarien im Bereich XML und Datenbanken – Jeweils: Überblick und Teilaufgaben aus den Teilaufgaben abgeleitet



Inhalte der Vorlesung Weiterführende Literatur

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ISID: “XML und Datenbanken” 1) Einführung

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1) Motivation  - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur



 

XML - EXtensible Markup Language Markup-Sprache - mark up – ursprünglich aus dem Verlagswesen, Anweisungen an den Setzer - Daten und Informationen über die Daten in einem Dokument durch das World Wide Web Consortium (W3C) entwickelt gut lesbar häufig eingesetztes Austauschformat

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ISID: “XML und Datenbanken” 1) Einführung

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2) Das W3C - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

(World Wide Web Consortium)  Über 400 Mitgliederorganisationen  Schaffung von allgemeinen Protokollen für das WWW, um die Interoperabilität von Anwendungen zu sichern  Beispiele: – XML – HTML – DOM – XPath – XML Schema – ...  “Leading the web to its full potential”  Im Moment 98 Empfehlungen, 198 Vorschläge und Working Drafts Meike Klettke Universität Rostock

ISID: “XML und Datenbanken” 1) Einführung

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Prozess beim W3C - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur











Note – (Vorschläge, noch außerhalb der Verantwortung des W3C) Working Draft – Aktuelle, noch laufende Arbeiten, werden noch nicht vom ganzen W3C getragen Last Call Working Draft – sollen nach 3 Monaten in die nächste Phase übergehen Candidate Recommondation – Für Testimplementierungen freigegeben Recommondation

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ISID: “XML und Datenbanken” 1) Einführung

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Das Phänomen XML - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur



„XML is the ASCII of the 21th century.“ „XML is the ASCII of the Web“ Henry Thompson (1999)



Warum dann diese Popularität ?



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ISID: “XML und Datenbanken” 1) Einführung

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Man verspricht sich von XML - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

 





Branchenübergreifende Standardisierung Weltweiter Datenaustausch (write once, read everywhere) XML ist eine Metasprache zur Definition von Sprachen – Bekannte Beispiele: MathML, ChessML, XUL (User Interfaces), CellML, Gene Expression Markup Language, Chemical Markup Language, XML/EDI, UN/EDIFACT – Gegenwärtig etwa 500 auf den Webseiten von Robin Cover Dazu kommen zahlreiche selbstdefinierte Formate (und damit hört die Universalität auch schon auf)

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… - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

It takes ten minutes to understand (base) XML, and then ten month to understand the new technologies hung around it. (Peter Chen)

 

wir werden XML-Syntax länger als 10 Minuten ansehen … aber keine 10 Monate für weitere Technologien verwenden, das heißt: nur eine kleine Auswahl wird hier gezeigt

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3) Zeitliche Entwicklung XML /1 - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

Aus Neil Bradley: The XML companion XML 1997

HTML

WWW

1992

SGML 1986

1960

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Generalized Markup

Internet

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Zeitliche Entwicklung XML /2 - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur



 





Extensible Markup Language (XML), wurde am 10. Februar 1998 als Recommondation verabschiedet ist also 7 Jahre alt unzählige weitere Empfehlungen basieren darauf und sind viel später verabschiedet worden andere Bereiche sind noch in der Entwicklung (Bsp. Anfragesprachen) Das Ganze ist immer noch ein dynamisches Gebiet.

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Zeitliche Entwicklung XML /3 2005 - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

XPath 2.0 XQuery 1.0

2004

DOM, Level 3

2003

XPointer

XUpdate

Updaterequirements

2002

XLink

2001

2000

1999

1998

XML Schema

Quilt XPath 1.0 XQL

1997

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W3C Empfehlungen

XML-QL

DOM

noch in der Entwicklung

andere Vorschläge

XML

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Technology Hype - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

Popularität (Häufigkeit der Verwendung) Gipfel der übersteigerten Erwartungen

Anstieg zur Wiederauferstehung

Tal der Ernüchterung

Ebene der Produktivität

Zeit

(Rekonstruiert) Meike Klettke Universität Rostock

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Technology Hype /2003 - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

Popularität (Häufigkeit der Verwendung) Gipfel der übersteigerten Erwartungen XML-Query Language, XSL

XML

XSLT

Anstieg zur Wiederauferstehung RDF WSDL - Web Service Description Language

Tal der Ernüchterung

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Ebene der Produktivität

Zeit

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Technology Hype /2004 - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

Popularität (Häufigkeit der Verwendung)

Gipfel der übersteigerten Erwartungen

Außerhalb des Hype Cycle: XML XML DBMSs

OWL Semantic Web XQuery XML Data Integration Server

Anstieg zur Wiederauferstehung XSLT

Universität Rostock

Ebene der Produktivität

RDF

Tal der Ernüchterung

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WSDL SOAP

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Zeit

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Technology Hype /2005 - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

Popularität (Häufigkeit der Verwendung)

Gipfel der übersteigerten Erwartungen

Außerhalb des Hype Cycle: Semantic Web

XQuery XML-Editoren

XML Data Integration Servers XML Topic Maps

Anstieg zur Wiederauferstehung OWL XSLT

Universität Rostock

Ebene der Produktivität

RDF

Tal der Ernüchterung

Meike Klettke

WSDL SOAP

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Zeit

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4) - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur





Dokumente ...

Eigentlich zur Kommunikation zwischen Menschen eingesetzt – Mensch – Mensch • natürliche (menschliche) Sprache wird verwendet, beinhaltet komplexe und irreguläre Strukturen Elektronische Verarbeitung: auch für die Kommunikation: – Computer – Computer • Datenzentriert – Mensch – Computer • Dokumentzentriert – XML kann zur Darstellung und zum Transport dieser Informationen eingesetzt werden

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XML-Dokument, Beispiel  - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

vor genauer Syntax: Beispiele für XML-Dokumente

0,00 26.2. 19:47 200xxxx 0,66 27.2. 19:06 200xxxx 0.46 2.19

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XML-Dokument, Eigenschaften - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur









XML-Dokumente enthalten Daten und Struktur über die Daten in einem Dokument (selbstbeschreibend) Alle Dokumente sind gleich/ähnlich strukturiert (regulär) Informationen im XML-Dokument haben einen Datentyp (getypt) Für dieses Beispiel: Informationen könnten auch in einer Datenbank gespeichert werden

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Weitere XML-Dokumente - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur



XML-Dokumente können nicht nur regulär sein, mit XML lassen sich auch andere Arten von Informationen darstellen Semistrukturierte Informationen Dokumentzentrierte Informationen

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Semistrukturierte Daten - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

Merkmale semistrukturierter Daten  Die Struktur der Daten ist unregelmäßig.  Das Schema ist implizit in den Daten enthalten.  Die Struktur der Daten ist unvollständig.  Das Schema ist flexibel.  Das Schema ist relativ groß.  Das Schema unterliegt häufigen Änderungen.  Die Trennung zwischen Daten und Schema ist unscharf. (nach Abiteboul, 1997)

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Object Exchange Model (OEM) /1 - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur





Entwickelt zur Datenintegration, speziell für heterogene Quellen, nicht nur für strukturierte Daten Modell enthält Informationen zu – – – –

Label, Type, Value und Object-ID der einzelnen Knoten.

book

Graphentherorie (in einfacher Form)

&1

author Neil Bradley

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title The XML companion

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Object Exchange Model (OEM) /2 buch - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

buch

&1

&2 title

title editor

author author Meike Klettke

XML & Datenbanken

Holger Meyer

Erhard Rahm

verlag

Web & Datenbanken editor Gottfried Vossen verlag

dpunkt.verlag



  

Eigenschaften: selbstbeschreibend (Struktur den Inhalten zugeordnet) Wechselnde Datentypen realisierbar Unvollständige Informationen können auftreten Pfadausdrücke, Pfadanfragen möglich

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XML-Dokument zur Darstellung semistrukturierte Informationen - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

lat. Auskunft, Nachricht, Mitteilung, Belehrung Fachinformation Informatik: die formulierte Unterrichtung nicht nur von Menschen, sondern auch von Organisationen und techn. Einrichtungen über Sachverhalte, Ereignisse, Abläufe. Die Informationstheorie versteht unter Informatik ein Maß, das den Zeichen einer Nachricht zugeordnet ist. ... Quelle der Inhalte: Der Brockhaus in fünf Bänden Meike Klettke Universität Rostock

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XML-Dokument, Eigenschaften  - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

XML-Dokumente enthalten Daten und Struktur über die Daten in einem Dokument (selbstbeschreibend)

 



Layout

Inhalt

Struktur

XML

Alle Dokumente sind unterschiedlich strukturiert (irregulär) Informationen im XML-Dokument haben keinen oder einen wechselnden Datentyp (ungetypt) XML-Dokumente können große Anteile von Volltext enthalten

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XML-Dokumente ... - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

  



können sehr unterschiedlich aussehen dadurch Einsatzmöglichkeiten sehr weitgefächert Anwendungen unterscheiden sich auch stark In vielen Anwendungen ist eine dauerhafte Speicherung erforderlich.

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5) - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

XML und Datenbanken Speicherung

Generierung XML-Anfragen, Updates, Indizierung

XML – Dokumentformat

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DB-Anfragen, Updates, Indizierung

Datenbanken – Systeme zur Speicherung von großen Datenmengen

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XML und Datenbanken /2 - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur



die IBM-Vision (nach Stefan Dessloch, Vortrag in Darmstadt, Originalabbildung konnte ich nicht finden) – – –

Relationen/ XML-Dokumente SQL, XQuery Relationen/ XML-Dokumente

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DB2

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6) Anwendungsszenarien - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

Im Folgenden:  Vorstellung von verschiedenen Anwendungsszenarien zur Einführung und Motivation  Betrachtung der bestehenden Teilaufgaben 

anschließend folgt die Einordnung der Teilaufgaben in die Abschnitte der Vorlesung

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a) XML und Content Management /1 - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

 

Darstellung der logischen Struktur von Dokumenten Layoutinformationen davon separat

Abbildung von Roland Boendgen Meike Klettke Universität Rostock

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a) XML und Content Management /2 - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

Teilaufgaben:  Erstellung von Schemata  Erstellung von XML-Dokumenten  Speicherung von (dokumentzentrierten oder semistrukturierten) XML-Dokumenten  (Anfragerealisierung an XML-Dokumente)  (Update von XML-Dokumenten)  Transformation von XML-Dokumenten

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b) Speicherung datenzentrierter XML-Dokumente /1 - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

Schemabeschreibung

XML-Dokumente

XML Anfrage Ergebnisse

Abspeicherung

Anfrage

9.3 9.4

11

Datenbank Meike Klettke Universität Rostock

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b) Speicherung datenzentrierter XML-Dokumente /2 - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur



Unterscheidung verschiedener XML-Dokumente



Speicherungsverfahren für datenzentrierte XML-Dokumente (Ableitung von Schemainformationen aus XMLDokumenten) XML-Anfragesprachen Updatemöglichkeiten Schemaevolution



  

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c) Speicherung dokumentzentrierter XML-Dokumente /1 - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

optionales Schema

XML-Dokumente

XML Anfrage

Speicherung

Ergebnisse

Anfrage

9.2 9.3

11

Indizierung 10

Speicherung und Indizierung Meike Klettke Universität Rostock

Datenbank

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c) Speicherung dokumentzentrierter XML-Dokumente /2 - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur



Unterscheidung verschiedener XML-Dokumente



Speicherungsverfahren für dokumentzentrierte XMLDokumente Indizierungsverfahren XML-Anfragesprachen, Kombination mit InformationRetrieval-Anfragen (Updatemöglichkeiten) (Schemaevolution)

 

 

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ISID: “XML und Datenbanken” 1) Einführung

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d) Speicherung von XML-Dokumenten in bestehende DB /1 - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

Modellierung

8 Schemabeschreibung

XML-Dokumente

Speicherung 9.4

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Anfragerealisierung

11

35

d) Speicherung von XML-Dokumenten in bestehende DB /2 - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur



Speicherungsverfahren für datenzentrierte XML-Dokumente (mit benutzerdefiniertem Mapping)



Ableitung von Schemainformationen aus XML-Dokumenten



Datenbank-Anfragesprachen

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e) Visualisierung von Datenbankinhalten /1 - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

Schemabeschreibung Modellierung 8 XML-Dokumente

Generierung 6 HTML Datenbank XSLT

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e) Visualisierung von Datenbankinhalten /2 - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur



(Erstellung eines Schemas)



Generierung von XML-Dokumenten aus Datenbanken – Beliebiges Verfahren oder – Verfahren mit benutzerdefinierter Syntax



Transformation der XML-Dokumente mit XSLT

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f) XML und Datenaustausch (EDI) - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

 

XML ist selbstbeschreibend Dadurch prädestiniert als Austauschformat

Abbildung von Roland Boendgen Meike Klettke Universität Rostock

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f) Electronic Data Interchange (EDI) - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

Modellierung 8 Schemabeschreibung

Abspeicherung

Generierung

9

6 XML-Dokumente

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f) Electronic Data Interchange (EDI) /2 - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur



Kombination beider Prozesse:



Generierung von XML-Dokumenten aus beliebigen Informationen (Datenbanken oder anderes gespeicherten oder erzeugten Informationen ) sowie Speicherung von XML-Dokumenten in Datenbanken oder Auswertung durch andere Programme



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g) Kommunikation von Softwarekomponenten /1 - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

Modellierung 8 Schemabeschreibung

XML-Prozessoren

Generierung 6.3 Programm

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XML-Dokumente

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5 Programm

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g) Kommunikation von Softwarekomponenten /2 - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur



Generieren von XML-Dokumenten durch Programme



Auswertung von XML-Dokumenten durch Programme (dazu Einsatz von XML-Prozessoren)



(optional: Modellierung eines Schemas, das die XMLDokumente beschreibt)

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Weitere Anwendungen - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

 



Jede konkrete Anwendung weist Besonderheiten auf Geht über die hier geschilderten Fälle hinaus

Warum diese Vorbetrachtung? – Fokussierteres Lesen/Hören des folgenden Inhaltes – Liefert Motivation für die einzelnen Teilaufgaben

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Vorteile von XML - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

 



 

Speicherung und Transport von Daten Im Gegensatz zu Relationen und Objekten ist kein Serialisierungsprozess notwendig Erlaubt neben der Darstellung strukturierter Daten auch die Darstellung semistrukturierter Inhalte Damit sehr vielfältig selbstbeschreibend

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XML ist jedoch nicht geeignet: - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur



Es gibt Fälle, in denen XML nicht die beste Wahl ist: – wenn Daten sehr einfach sind, zum Beispiel Tabellen – dann sind einfachere Darstellungen effizienter Nach Mark Graves



Dennoch macht gerade das einen Großteil der Anwendungen aus, dann wird XML gewählt, weil es selbstbeschreibend ist

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... dabei bestehende Teilaufgaben - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

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Content Management Electronic Data Interchange (EDI) Austausch von Daten zwischen verschiedenen Applikationen Darstellung und Verarbeitung semistrukturierter Dokumenten ... Dauerhafte und sichere Speicherung von XML-Dokumente kann dabei erforderlich sein. „XML und Datenbanken“

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ISID: “XML und Datenbanken” 1) Einführung

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7) Weitere Themen der Vorlesung - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

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Einführung – XML (XML, DTD) Übung: XML-Syntax, DTD am Rechner, Raum 113 XML-Prozessoren, XPath, XQuery Übung: XPath, XQuery am Rechner, Raum 113 Modellierung, XML-Schema Architektur von XML-Datenbanken, Speicherung von XMLDokumenten Indizierung Generierung von XML-Dokumenten aus Datenbanken (SQL/XML, +XSLT) Updates und Evolution Systeme zur Speicherung und Anfrage (2)

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8) Weiterführende Literatur - Einleitung - W3C - Historische Entwicklung - semistruktukt. Dokumente - XML & DB - Anwendungen - Inhalte der Vorlesung -- Literatur

  

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Meike Klettke, Holger Meyer: XML und Datenbanken, dpunkt.verlag, 2002 Harald Schöning: XML und Datenbanken, Hanser Verlag, 2002 Kazakos, Schmidt, Tomczyk: Datenbanken und XML, Springer Verlag, 2002 www.w3.org www.rpbourret.com www.oasis-open.com/cover www.xml-und-datenbanken.de

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(Seite des W3C) (Ronald Bourret) (Robin Cover) (Meike Klettke, Holger Meyer) 49

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