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Informationsdarstellung mit XML Klaus Becker 2013.

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Präsentation zum Thema: "Informationsdarstellung mit XML Klaus Becker 2013."—  Präsentation transkript:

1 Informationsdarstellung mit XML Klaus Becker 2013

2 2 Informationsdarstellung mit XML

3 3 Teil 1 Darstellung von Information

4 4 Die "Welt" der Grafiken Grafiken begegnen einem überall, natürlich auch auf Computerbildschirmen. Grafiken werden eingesetzt, um Information nach dem Motto "ein Bild sagt mehr als tausend Worte" zu übermitteln. Wie kommen Grafiken "in den Computer"? Wie werden sie dargestellt, so dass sie von einem Computer bzw. von einem speziellen Computerprogramm angezeigt werden können? Mit diesen Fragen sollst du dich hier beschäftigen.

5 5 Pixelgrafik Eine Pixelgrafik (man sagt auch Rastergrafik) setzt sich aus sehr vielen Pixeln (Bildelementen / Rasterzellen) zusammen. Wenn man eine Pixelgrafik vergrößert, ist die Pixelstruktur deutlich zu erkennen. Pixelgrafiken verwendet man insbesondere bei Fotos.

6 6 Vektorgrafik Eine Vektorgrafik setzt sich aus geometrischen Objekten zusammen. Vektorgrafiken eignen sich zur Darstellung von Bildern, die aus geometrischen Objekten zusammengesetzt sind. Die Beschreibung solcher Grafiken mit geometrischen Objekten ermöglicht es, die Grafiken strukturgetreu zu vergrößern oder verkleinern. Wir werden im Folgenden solche Vektorgrafiken genauer betrachten.

7 7 Aufgabe (a) Stelle dir vor, du sollst die vorliegende Grafik jemandem - der die Grafik nicht sieht - möglichst genau beschreiben. Welche Informationen würdest du übermittel? Ergänze hierzu die folgende Auflistung. Es handelt sich um eine quadratische Grafik mit orangem Hintergrund. Die Grafik enthält ein Polygon (Vieleck), das aus 11 Punkten besteht. Das Polygon ist im Innern mit der Farbe weiß gefüllt.... (b) Welche weiteren Daten (wie z.B. Ausmaße der Grafik) müsste man angeben, damit jemand die Grafik reproduzieren kann?

8 8 Aufgabe Versuche, die Bedeutung möglichst vieler Bestandteile des gezeigten Quelltextes herauszufinden. Markiere und kommentiere im Quelltext die Teile, die du auf der Webseite wiederfinden.

9 9 Informationsmodellierung - Grafiken Vektorgrafiken werden mit Hilfe geometrischer Objekte beschrieben. rect svg polygon line... rect svg xmlns=... width="240" height="240" rect x="0" y="0" width="240" height="240" fill="orange" polygon points=" " fill="white"... polygon points=" " fill="red"

10 10 Informationsmodellierung - Grafiken SVG steht für Scalable Vector Graphics. SVG ist eine Sprache, mit der man die Objekte einer Grafik präzise beschreiben kann.

11 11 Die "Welt" der Musik Früher haben Komponisten die Noten zu ihren neuen Musikstücken per Hand auf Notenpapier übertragen. Heute können sie die Musik direkt "einspielen", der Computer überträgt die Töne dann automatisch in das Notensystem. Wie kann man ein Musikstück so darstellen, dass die Noten von einem Computer bzw. von einem speziellen Computerprogramm angezeigt und auch abgespielt werden können?

12 12 Aufgabe Wir schauen uns zunächst die Darstellung von Noten in der Sprache MusicXML an. Schaue dir die MusicXML- Darstellung zu den Noten des Liedes "Bruder Jakob" an (siehe I:...). Versuche, möglichst viele Informationen zur Notendarstellung des Liedes "Bruder Jakob" in der MusicXML-Darstellung wiederzufinden. Experimentiere auch mit dem Programm MuseScore.

13 13 Informationsmodellierung - Musik Note Spieldauer Tonhöhe Bezeichner Oktave eingestrichen f... Notentyp Viertelnote Notenhals nach oben Lyrik Text Silbe Anfang 'Bru'

14 14 Informationsmodellierung - Musik MusicXML ist eine Sprache, mit der man die Noten eines Musikstücks präzise beschreiben kann. MuseScore F quarter up begin Bru...

15 15 Informationsmodellierung - Musik ABC ist eine Sprache, mit der man die Noten eines Musikstücks präzise beschreiben kann. X: 1 T: Bruder Jakob C: Traditional L: 1/4 K: F FGAF|FGAF| w: Bru-der Ja-kob! Bru-der Ja-kob! ABc2|ABc2| w: Schläfst du noch? Schläfst du noch? c/ d/ c/ B/ AF|c/ d/ c/ B/ AF| w: Hörst du nicht die Glo-cken? Hörst du nicht die Glo-cken? FCF2|FCF2|] w: Ding dong ding ding dong ding.

16 16 Darstellung von Information Lied: Bruder Jakob,..." Information Repräsentieren Darstellen Interpretieren Deuten X: 1 T: Bruder Jakob C: Traditional L: 1/4 K: F FGAF|FGAF| w: Bru-der Ja-kob! Bru-der Ja-kob! ABc2|ABc2| w: Schläfst du noch? Schläfst du noch? c/ d/ c/ B/ AF|c/ d/ c/ B/ AF| w: Hörst du nicht die Glo-cken? Hörst du nicht die Glo-cken? FCF2|FCF2|] w: Ding dong ding ding dong ding. Daten... F quarter up begin Bru... Musik kann man auf unterschiedliche Weise (in Form von Daten) so darstellen, dass sie automatisiert verarbeitet werden kann.

17 17 Eine "Geo-Welt" Früher musste man in einen Atlas schauen oder sich spezielle Karten besorgen, um an die gewünschte Geo- Information heranzukommen. Heute kann man spezielle Webseiten aufrufen, die neben der gesuchten Information eine Vielzahl an weiteren Funktionalitäten bereit stellen. Wie kann man Geo- Information so darstellen, dass sie von einem Computer bzw. von einem speziellen Computerprogramm verwaltet und angezeigt werden kann?

18 18 Exkurs - OpenStreetMap Die Karten von OpenStreetMap werden erstellt, indem freiwillige Helfer Geodaten sammeln und in eine Datenbank hochladen. Wenn ein Benutzer sich einen Kartenausschnitt anzeigen lässt, dann werden die benötigten Geodaten aus der Datenbank zusammengesucht. Wir werden uns im Folgenden hier genauer anschauen, wie Geoinformation so in Form von Geodaten dargestellt werden kann, dass sie von einem Computerprogramm verarbeitet werden kann.

19 19 Aufgabe Die Webseite zu OpenStreetMap bietet einen Export von Karten an. Wir wählen als Export-Format "OpenStreetMap-XML-Daten" und speichern die Daten in einer Datei mit einem passenden Dateinamen (z.B. "map_palastgarten.osm") ab. Die Datei enthält dann eine Beschreibung des gewählten Kartenausschnitts in der Sprache OSM. (a) Suche verschiedene Geo- Objekte in der OSM- Beschreibung, z.B. den Teich, die Stadtmauer, das Landesmuseum,.... (b) Stelle erste Vermutungen auf, wie Geo-Objekte in der Sprache OSM dargestellt werden.

20 20 Aufgabe Zur Bearbeitung von OpenStreetMap- Geodaten verwenden wir das Softwarewerkzeug JOSM. Jetzt geht es ans Experimentieren. Hierdurch kannst du dir die Darstellung einzelner Geo-Objekte teilweise selbst erschließen. (a) Verändere mit dem Werkzeug JOSM Schritt für Schritt den Kartenausschnitt und beobachte, wie sich die Veränderungen in der zugehörigen OSM- Beschreibung zeigen. Die folgende Abbildung zeigt eine veränderte Karte, bei der der Teich und das Toilettenhäuschen verlegt wurden und bei der ein Baum eingezeichnet wurde. (b) Führe auch gezielt kleinere Veränderungen im Quelltext map_palastgarten.osm durch. Schaue dir anschließend die zugehörige Karte mit dem Werkzeug JOSM an.

21 21 Informationsmodell. - Geo-Information Polygonzug Punkt Längengrad: Breitengrad: Beschreibung: Spielfeld

22 22 Informationsmodell. - Geo-Information OSM ist eine Sprache, mit der im OpenStreetMap-Projekt Geoinformation präzise beschrieben wird

23 23 Darstellung von Information... Information Repräsentieren Darstellen Interpretieren Deuten Darstellung von Information Menschen versuchen seit eh und je, "Lebenswelten" mit Hilfe von Darstellungen zu erfassen.

24 24 Darstellung von Information...Geo-Information... Information Repräsentieren Darstellen Interpretieren Deuten Darstellung von Information Für bestimmte "Lebenswelten" wurden im Laufe der Zeit charakteristische Darstellungsformen entwickelt. So wird die "Geo-Lebenswelt" (z.B. Gewässer, Berge, Grenzen,...) üblicherweise mit Hilfe von Karten dargestellt.

25 25 Darstellung von Information...Geo-Information... Information Repräsentieren Darstellen Interpretieren Deuten Daten Heute versucht man, "Lebenswelten" im Computer zu repräsentieren. Hierzu ist es erforderlich, die gesamte relevante Information, die eine "Lebenswelt" ausmacht, computergerecht (in Form von Daten) darzustellen

26 26 Darstellung von Information Daten "Lebenswelten" sind meist recht komplex. Es ist daher gar nicht so einfach, die Struktur einer "Lebenswelt" adäquat zu erfassen. Zur computergerechten Darstellung von "Lebenswelten" benutzt man heute sehr oft Auszeichnungssprachen. Das sind Sprachen, die Auszeichnungen zur Beschreibung der Struktur von "Lebenswelten" benutzen So benutzt die Sprache OSM Auszeichnungen wie..., um bestimmte Geo- Objekte (hier Wege zur Begrenzung eines Objektes) zu charakterisieren. Auszeichnungen bestehend aus einem öffnenden Tag und einem schließenden Tag werden dabei benutzt, um den umschließenden Inhalt in einer bestimmten Weise zu charakterisieren. Beachte, dass es auch andere Formen der Informationsdarstellung gibt.

27 27 Teil 2 XML-Dokumente

28 28 Beispiel - XHTML-Dokument

29 29 Beispiel - SVG-Dokument

30 30 Beispiel - MusicXML-Dokument

31 31 Ein selbst erstelltes Dokument Informatik Grundkurs in-1 Montag 7 B04 Mittwoch 3 Mittwoch 4... Schuster Christiane Schwarz Tobias Baum Nina Müller Katrin Roth Andreas Welche "Welt" wird hier beschrieben? Beschreibe sie in Worten. Welche Informationen sind im gezeigten XML-Dokument dargestellt? Beschreibe sie in Worten.

32 32 Fachkonzept - XML Informatik Grundkurs in-1 Montag 7 B04 Mittwoch 3 Mittwoch 4... Schuster Christiane Schwarz Tobias Baum Nina Müller Katrin Roth Andreas XML steht für "eXtensible Markup Language". XML ist eine universelle, erweiterbare Sprache, mit der man konkrete Auszeichnungssprachen erzeugen kann.

33 33 XML-Dokumente Informatik Grundkurs in-1 Montag 7 B04 Mittwoch 3 Mittwoch 4... XML- Dokumente werden benutzt, um Information strukturiert darzustellen. Die Strukturierung erfolgt in Form eines Baumes. Anzeige mit einem Browser Darstellung im Editor

34 34 XML-Elemente Grundbausteine eines XML- Dokuments sind die XML- Elemente. Ein XML-Element besteht dabei aus einem öffnenden Tag, einem Inhalt und einem schließenden Tag. Ein Element kann selbst wieder Elemente enthalten (Container) oder nur noch Zeichen (eigentliche Daten) oder beides (gemischter Inhalt) oder auch gar nichts (leeres Element). Das erste Element eines XML-Dokuments ist das Wurzelelement, das alle anderen Elemente in sich einschließt. Wurzelelement Element mit Zeicheninhalt Element als Container leeres Element

35 35 Tags Elemente werden mit Hilfe von Tags beschrieben. Tags werden mit Hilfe von spitzen Klammern gebildet. Die Tag-Namen sind (fast) frei wählbar. Anfangs- und Endtag müssen immer exakt zueinander passen. Dabei wird auf Groß- und Kleinschreibung geachtet. Tags müssen korrekt geschachtelt werden. Bei einem leeren Element wird i. d. Regel eine verkürzte Tag-Schreibweise benutzt. Anfangstag Endtag

36 36 Attribute Elemente können mit Hilfe von Attributen näher beschrieben werden. Attribute können dabei zusätzliche Informationen über den Inhalt eines Elements liefern, ohne selbst Teil des Inhalts zu sein. Jedem Attribut muss ein bestimmter Wert zugewiesen werden, der in Anführungszeichen geschrieben wird. Attribut Attributwert

37 37 Prolog / Kommentare Ein XML-Dokument beginnt in der Regel mit dem Prolog. Der Prolog kennzeichnet das Dokument als XML-Dokument. Im Prolog kann der Zeichensatz festgelegt werden, der zur Kodierung benutzt wird. Fehlt die Angabe des Zeichensatzes, so wird utf-8 als Vorgabe benutzt. Informatik Grundkurs in-1 Montag 7 B04 Mittwoch 3 Mittwoch 4... Prolog Kommentare erleichtern das Verständnis und werden vom Browser mit angezeigt. Kommentar

38 38 Wohlgeforme XML-Dokumente Ein XML-Dokument, das alle Regeln von XML erfüllt, heißt wohlgeformt.

39 39 Anwendung - FilmXML Aufgaben (a) Recherchiere entsprechende Filmdaten auch zu anderen Filmen. (b) Erstelle eine Liste mit den Informationen, die erfasst werden sollen. (c) Entwickle ein XML-Dokument, mit dem die (gewünschten) Informationen über der Film "Titanic" adäquat dargestellt werden. (d) Erstelle ein XML-Dokument mit der gleichen XML- Dokumentenstruktur zu einem weiteren Film. (e) Öffne die XML-Dokumente mit einem Browser und teste auf diese Weise, ob sie wohlgeformt sind. Titanic

40 40 Anwendung - FußballXML Aufgaben (a) Recherchiere entsprechende Daten auch zu anderen Spielen. (b) Erstelle eine Liste mit den Informationen, die erfasst werden sollen. (c) Entwickle ein XML-Dokument, mit dem die (gewünschten) Informationen über das gezeigte Fußballspiel adäquat dargestellt werden. (d) Erstelle ein XML-Dokument mit der gleichen XML-Dokumentenstruktur zu einem weiteren Fußballspiel. (e) Öffne die XML-Dokumente mit einem Browser und teste auf diese Weise, ob sie wohlgeformt sind. 1. FC Kaiserslautern 1. FSV Mainz 05...

41 41 Teil 3 XML-Dokumenttypen

42 42 Einheitliche Dokumentstruktur

43 43 Dokumenttypdefinition ... kurs.dtd Einbindung der DTD Dokumenttyp- definition XML-Dokument Eine Dokumenttypdefinition (kurz DTD) legt einen Dokumenttyp präzise fest. Notepad++

44 44 Validierung eines XML-Dokuments Ein XML-Dokument, das alle Festlegungen einer DTD erfüllt, heißt gültig bzw. valide bzgl. dieser DTD. Man kann die Gültigkeit eines XML-Dokuments mit Hilfe spezieller Validierer überprüfen lassen. Ein XML-Validierer / XML-Parser ist ein Programm, das überprüft, ob das XML-Dokument die von der angegebenen DTD geforderte Struktur hat.

45 45 Exkurs - Dokumenttypdefinitionen DTD in automat.dtd Eine Dokumenttypdefinition beschreibt den Aufbau eines XML-Dokuments aus Elementen sowie die Attributstruktur der Elemente. Das Wurzelelement hat den Namen "Kurs". Ein Element vom Typ "Kurs" besteht aus einer Folge/Sequenz aus Elementen: einem Element vom Typ "Fach" gefolgt von einem Element vom Typ "Typ"... gefolgt von beliebig vielen Elementen vom Typ "Schüler". Ein Element vom Typ "Fach" besteht aus Zeichen (parsed character data).... Ein Element vom Typ "Unterricht" besteht aus beliebig vielen Elementen (aber mindestens einem) vom Typ "Einheit". Ein Element vom Typ "Einheit" besteht aus einer Folge/Sequenz aus Elementen: einem Element vom Typ "Tag" gefolgt von einem Element vom Typ "Stunde" evtl. gefolgt einem Element vom Typ "Raum".... Ein Element vom Typ "Lehrer" hat die Attribute "Name" und "Vorname", die beide nicht weggelassen werden können und deren Werte Zeichenketten sind.... Ein Element vom Typ "Kurssprecher" ist ein leeres Element.

46 46 Exkurs - Dokumenttypdefinitionen Elementtyp-Deklaration OperatorBedeutung ()Bildung von Elementgruppen,Trennzeichen innerhalb einer Sequenz von Elementen |Trennzeichen zwischen sich ausschließenden Alternativen *Element(gruppe) kann beliebig oft (auch gar nicht) vorkommen +Element(gruppe) muss mindestens einmal, kann mehrfach vorkommen ?Element(gruppe) kann einmal oder kein mal vorkommen

47 47 Exkurs - Dokumenttypdefinitionen InhaltsmodellBeschreibung ElementinhaltDas Element enthält ausschließlich Unterelemente. #PCDATADas Element enthält nur Zeichendaten. gemischter InhaltDas Element kann Zeichendaten und Unterelemente enthalten EMPTYDas Element hat keinen Inhalt. Frau Christiane Meier Montag 7 B04 Informatik ANYDas Element kann beliebige Inhalte haben.

48 48 Exkurs - Dokumenttypdefinitionen Attributlisten-Deklaration CDATA: nur einfache Zeichenketten erlaubt, keine Tags... #REQUIRED: Attributwert muss in jeder Elementinstanz vorkommen #IMPLIED: Attributwert kann optional in einer Elementinstanz vorkommen...

49 49 Einbindung einer DTD interne DTD Eine Dokumenttypdefinition kann direkt in das XML-Dokument nach dem XML- Prolog eingebunden werden (interne DTD). Eine Dokumenttypdefinition kann auch über eine Referenz auf eine Datei mit dem XML-Dokument verbunden werden (externe DTD). Mit dem Schlüsselwort PUBLIC wird auf eine veröffentlichte DTD verwiesen. Als Name der DTD wird der Name d. Wurzelelement benutzt. ... externe DTD

50 50 Anwendung – FilmXML / FussballXML Aufgaben (a) Entwickle eine geeignete Dokumenttypdefinition zur Beschreibung der Struktur gültigen FilmXML-Dokumente bzw. FussbalXML-Dokuments. (b) Validiere selbst erstellte XML-Dokumente bzgl. Der festgelegten DTD.

51 51 Exkurs - Sprachen Sprachen sind Zeichensysteme, die u. a. für Kommunikation genutzt werden. Ido esas internaciona linguo kun poka polisemio sate konciza kreita da Louis de Beaufront en 1907 kom Esperanto reformita, adoptita internacione en Paris ye oktobro 1907, kom idiomo helpanta internaciona, da la Delegitaro (Délégation pour ladoption dune langue auxiliaire internationale). x ⁢ x + 4 = 0

52 52 Lexik, Syntax, Semantik, Pragmatik Aspekte von Sprachen: Pragmatik: Lehre von der Verwendung sprachlicher Konstrukte in Handlungssituationen Semantik: Bedeutungslehre Bedeutung von Wörtern, Sätzen,... Syntax: Lehre vom Satzbau Regeln, nach denen Sätze gebildet werden Lexik: Lehre vom Wortschatz Gesamtheit der Wörter der Sprache

53 53 Sprachfestlegung mit XML ] > Grammatik einer sehr einfachen Variante von HTML XML ermöglicht es, mit Hilfe von DTD neue Sprachen formal festzulegen. Die DTD ist die Grammatik der betreffenden Sprache, dargestellt unter Verwendung der erweiterten Backus- Naur-Form. "Die Erweiterte Backus-Naur-Form, kurz EBNF, ist eine Erweiterung der Backus-Naur-Form (BNF), die ursprünglich von Niklaus Wirth zur Darstellung der Syntax der Programmiersprache Pascal eingeführt wurde. Sie ist eine formale Metasyntax (Metasprache), die benutzt wird, um kontextfreie Grammatiken darzustellen." (wikipedia)


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