Informationsdarstellung mit XML XML - ein Thema für den Informatikunterricht Einblick in XML Schach dem König Datenformate - Ein Blick hinter die Kulissen Grundlagen von XML Dokumenttypen und ihre Validierung XML-Vokabulare Exkurs: Namensräume, Formatierung, ... Verarbeitung von XML-Dokumenten XML im Informatikunterricht ">

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Informationsdarstellung mit XML

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Präsentation zum Thema: "Informationsdarstellung mit XML"—  Präsentation transkript:

1 Informationsdarstellung mit XML
Klaus Becker 2008

2 Ziele und Inhalte <?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1"?>
<Fortbildung> <Titel>Informationsdarstellung mit XML</Titel> <Ziele> <Ziel>XML - ein Thema für den Informatikunterricht</Ziel> <Ziel>Einblick in XML</Ziel> </Ziele> <Inhalte> <Inhalt>Schach dem König</Inhalt> <Inhalt>Datenformate - Ein Blick hinter die Kulissen</Inhalt> <Inhalt>Grundlagen von XML</Inhalt> <Inhalt>Dokumenttypen und ihre Validierung</Inhalt> <Inhalt>XML-Vokabulare</Inhalt> <Inhalt>Exkurs: Namensräume, Formatierung, ...</Inhalt> <Inhalt>Verarbeitung von XML-Dokumenten</Inhalt> <Inhalt>XML im Informatikunterricht</Inhalt> </Inhalte> </Fortbildung>

3 Teil 1 Schach dem König

4 Schach-Spielzustände
Oktober 1999: "Garri Kasparow setzt die Welt matt." "Die Welt ist doch noch matt gegangen. Nach 62 Zügen hat sich der beste Schachspieler des Planeten, Garri Kasparow, im Internet gegen mehr als 3,5 Millionen Gegner durchgesetzt. ... " siehe: Nach 29 Zügen ist auf dem Schachbrett folgender Spielzustand entstanden. Kasparow (weiß) ist jetzt am Zug.

5 Schach-Spielzustände
Möglichkeiten zur Fortsetzung der Partie sollen mit verschiedenen Schachprogrammen durchgespielt werden. Der gewünschte Spielzustand wird hierzu rekonstruiert und abgespeichert.

6 Schach-Spielzustände
Will man den gespeicherten Spielzustand mit anderen Schachprogrammen verwenden, so ergeben sich Schwierigkeiten.

7 Schach-Spielzustände
Ein Blick hinter die Kulissen soll klären, wodurch die Schwierigkeiten zustande kommen.

8 Schach-Spielzustände
Die Programme benutzen unterschiedliche Speicherformate. .p.kpQ.. ..np.... .p..b.BP ..q..p.. .....PP. .....RK. W0000 8/1p1kpQ2/2np4/1p2b1BP/2q2p2/8/5PP1/5RK1 w

9 Schach-Spielzustände
schwarze Figuren: Bauer: (p)awn Turm: (r)ook Springer: k(n)ight Läufer: (b)ishop Dame: (q)ueen König: (k)ing weiße Figuren: Bauer: (P)awn Turm: (R)ook Springer: k(N)ight Läufer: (B)ishop Dame: (Q)ueen König: (K)ing .p.kpQ.. ..np.... .p..b.BP ..q..p.. .....PP. .....RK. W0000

10 Schach-Spielzustände
schwarze Figuren: Bauer: (p)awn Turm: (r)ook Springer: k(n)ight Läufer: (b)ishop Dame: (q)ueen König: (k)ing weiße Figuren: Bauer: (P)awn Turm: (R)ook Springer: k(N)ight Läufer: (B)ishop Dame: (Q)ueen König: (K)ing 8/1p1kpQ2/2np4/1p2b1BP/2q2p2/8/5PP1/5RK1 w

11 Schach-Spielzustände
Die Forsyth-Edwards-Notation (FEN) oder in der erweiterten Form (X-FEN) ist eine Kurznotation, mit der jede beliebige Brettstellung im Schach niedergeschrieben werden kann. siehe: Die FEN ist in 6 Gruppen aufgeteilt, die durch Leerzeichen getrennt sind (in EBNF): FEN := Position " " Spieler " " Rochade " " en-passant " " Halbzüge " " Zugnummer Beispiel: Die Grundstellung des Schachbrettes in FEN: rnbqkbnr/pppppppp/8/8/8/8/PPPPPPPP/RNBQKBNR w KQkq - 0 1

12 Schach-Spielzustände
"Weiß ist am Zug. ..." Information Zur Darstellung der Information (Brettstellungen im Schach) wird eine formale Sprache (FEN) benutzt. Repräsentieren Darstellen Die Wörter dieser Sprache müssen nach bestimmten Regeln gebildet werden. Diese Regeln legen die Syntax der Sprache fest. Daten rnbqkbnr/pppppppp/8/8/8/8/PPPPPPPP/RNBQKBNR w KQkq - 0 1

13 Schach-Spielzustände
"Weiß ist am Zug. ..." Information Zur Darstellung der Information (Brettstellungen im Schach) wird eine formale Sprache (FEN) benutzt. Interpretieren Deuten Schachexperten (und manche Schachprogramme) verstehen diese Sprache. Sie können zu den Wörtern der Sprache die entsprechenden Brettstellungen erzeugen und somit die Bedeutung / Semantik der Wörter erschließen. Daten rnbqkbnr/pppppppp/8/8/8/8/PPPPPPPP/RNBQKBNR w KQkq - 0 1

14 Schach-Spielzustände
Neben der FEN gibt es andere Sprachen zur Beschreibung von Brettstellungen im Schach. Wünschenswert ist eine Standardisierung der Sprachen, um eine babylonische Sprachverwirrung zu vermeiden. .p.kpQ.. ..np.... .p..b.BP ..q..p.. .....PP. .....RK. W0000 rnbqkbnr/pppppppp/8/8/8/8/PPPPPPPP/RNBQKBNR w KQkq - 0 1

15 Aufgabe Neben speziellen Spielzuständen ermöglichen Schachprogramme es auch, den Spielverlauf zu speichern. Schauen Sie auch hier hinter die Kulissen und erkunden Sie die Sprache PGN (Portable Game Notation).

16

17 Ein Blick hinter die Kulissen
Teil 2 Datenformate - Ein Blick hinter die Kulissen

18 Darstellung von Schachspielen
Unten finden Sie verschiedene Formate zur Darstellung von Schachspielen. Welche Vor- und Nachteile haben diese Darstellungen? [Event "F/S Return Match"] [Site "Belgrade, Serbia JUG"] [Date " "] [Round "29"] [White "Fischer, Robert J."] [Black "Spassky, Boris V."] [Result "1/2-1/2"] 1. e4 e5 2. Nf3 Nc6 3. Bb5 a6 4. Ba4 Nf6 5. O-O Be7 6. Re1 b5 7. Bb3 d6 8. c3 O-O 9. h3 Nb8 10. d4 Nbd7 11. c4 c6 12. cxb5 axb5 13. Nc3 Bb7 14. Bg5 b4 15. Nb1 h6 16. Bh4 c5 17. dxe5 Nxe4 18. Bxe7 Qxe7 19. exd6 Qf6 20. Nbd2 Nxd6 21. Nc4 Nxc4 22. Bxc4 Nb6 23. Ne5 Rae8 24. Bxf7+ Rxf7 25. Nxf7 Rxe Qxe1 Kxf7 27. Qe3 Qg5 28. Qxg5 hxg5 29. b3 Ke6 30. a3 Kd6 31. axb4 cxb4 32. Ra5 Nd5 33. f3 Bc8 34. Kf2 Bf5 35. Ra7 g6 36. Ra6+ Kc5 37. Ke1 Nf4 38. g3 Nxh3 39. Kd2 Kb5 40. Rd6 Kc5 41. Ra6 Nf2 42. g4 Bd3 43. Re6 1/2-1/2 Quelle: Wikipedia ChessGML PGN

19 Datenformate für Schachspiele
ChessGML: The Why and Wherefore Andreas Saremba Chapter 1. Brave new chess world Computers and the Internet have revolutionized the way how chess games are communicated to the public. ... Besides the two reasons everyone knows and acknowledges, the triumph of the Internet and the enormous development of chess database programs, there was one factor that was equally important for this development: A common language for the encoding of chess games. It is Stephen J. Edward's merit that such a language exists; he not only perceived the need for a lingua franca of the chess world but defined and implemented it in a strict and concise way. In short time PGN (Portable Game Notation) has become indispensable, and no chess software can afford not to be able to read and write this format. So why would anybody be foolish enough to propose something different? Chapter 2. On closer inspection, however ... The joy about the undeniable progress the chess world has made has blurred the view for some aspects of the situation that are a bit less obvious. Let us look at a few examples: - While you can get an ocean of uncommented games on the Internet, there is a remarkable lack of commented ones. I this due to mystery mongery, is it indolence or are there other reasons? - ... - There is a remarkable lack of quality and consistency in the published PGN files. For example, more often than not you will find several spellings of a player's name in one file, making it impossible to perform simple automatic processing like building a tournament table or gathering of statistical data. It is my conviction that the primary reason for these and other insufficiencies is the lack of an interchange format for chess that is not only open but also powerful. ... (Quelle:

20 Datenformate für Schachspiele
Subject: XMl for chess Date: :09:25 From: KymFarnik As a Chess player of many years and an IT Professional the idea of a new (XML) text game format is not a good idea. Why you ask? PGN is both human and machine readable. It is *very* easy for a human to read and that is the reason it is so successful and no one has 'updated' the spec since '96. PGN uses SAN. SAN is the official way players record their moves in a tourney. PGN adds some headers and a terminator (*, 1-0, 0-1 1/2-1/2). PGN allows the insertion of comments {} and nested variations (). As a Chess player what more do you need? The problem with any XML format is the tagging and the fact that Chess players need a readable text format. The fact that the de-facto PGN standards has lived without change for so long is a huge indication of stability and usefulness. I have a database of 3.4million games (using the Scid product) and have loaded all collected games from PGN! PGN is good for Chess as it is easily paresed by tools and readable by the players at the same time. *If aint broken - dont 'fix' it* Regards, kym Quelle:

21 Textverarbeitung Mit OpenOffice wurde ein Text über den Kölner Dom erstellt und anschließend in verschiedenen Ausgabeformaten abgespeichert ... Der digitale Dom Der Kölner Dom ist so etwas wie ein Star. Ein Meisterwerk, sagen Architekten. Eine Perle, sagen Historiker. Ein Glücksfall, sagen Archäologen. Das berühmteste Bauwerk seiner Epoche, der Gotik, und das Markenzeichen seiner Stadt. Kaum eine andere Kirche ist im Lauf der Zeit fotografisch so ausführlich dokumentiert worden wie der Kölner Dom. All diese Bilddokumente sollen demnächst per Mausklick abrufbar sein für eine virtuelle Entdeckungsreise. Mehrere tausend Fotos lagern dann in der eigens eingerichteten Bilddatenbank. Gescannt, im Computer digitalisiert- also in Nullen und Einsen verwandelt und als größere oder kleinere Datenpakete abgelegt. Auch der berühmte mittelalterliche Bauplan kommt dann per Klick auf den Bildschirm: Die Ansicht der Westfassade, der so genannte "Riss F". Der Originalbauplan ist eine Kostbarkeit und lagert lichtgeschützt im Inneren des Doms. 750 Jahre hat es überdauert: Tinte auf Pergament, die Vision des Baumeister im 13. Jahrhundert. Lesbar ist es auch heute noch. Denn der originale Bauplan wurde nicht codiert oder in Nullen und Einsen zerlegt. Nur deshalb konnte der Kölner Dom so erbaut werden, wie wir ihn heute kennen.

22 Darstellung des Textes
... als MS-Word-Datei im doc-Format (siehe "dom_koeln.doc"). Mit einem Text-Editor geöffnet sieht diese Datei so aus:

23 Darstellung des Textes
... als OpenOffice-Datei (siehe "dom_koeln.odt"). Mit einem Text-Editor geöffnet sieht diese Datei noch unverständlicher aus.

24 Darstellung des Textes
Wenn man die von OpenOffice erzeugte Datei "dom_koeln.odt" entpackt, klärt sich einiges (siehe "content.xml").

25 Darstellung des Textes
... als DocBook-Datei (siehe "dom_koeln.xml"). Hier kann man deutlich die Struktur des Textes ablesen.

26 Formate zur Informationsdarstellung
Repräsentieren Interpretieren Repräsentieren Interpretieren doc: proprietäres Format ODF: standardisiertes Format

27 Standardisierte Formate
Macht über die Dokumente ODF ist ein lizenzfreier Standard und seit 2006 als internationale Norm ISO/IEC veröffentlicht. Zu diesen De-Facto-Standards zählt beispielsweise das Doc- oder Xls-Format von Microsoft. Software-Programme dürfen diese Formate nur laden, wenn der Hersteller für die Programme auch eine Lizenz von Microsoft kauft. Das Doc-Format konkurriert mit dem Open Document Format for Office Applications (ODF), einem Dokumentformat für den Austausch von Daten zwischen Büroanwendungen. ODF ist, im Gegensatz zu den Microsoft-Formaten, ein lizenzfreier Standard, der vielfältig interoperabel ist. Produkte, die den Standard verwenden sind unter anderem die Büro-Software-Pakete Openoffice, Staroffice, Neooffice und Koffice. Hinzu kommt die Online-Text- und Tabellenverarbeitung von Google. Über externe Plug-Ins wird auch der ODF-Import und -Export in Microsoft-Office-Anwendungen wie Word oder Excel unterstützt. Streit um Anerkennung Für Unternehmen und Behörden liegt damit der wirtschaftliche Nutzen von ODF auf der Hand. Anders als bei Microsoft fallen nämlich keine Lizenzgebühren an. In den letzten Jahren stiegen viele Organisationen aus Kostengründen sowie aus Gründen der Interoperabilität auf quelloffene Software-Produkte sowie auf den ODF-Standard für Daten- und Dateiaustausch um. Das wiederum konnte Microsoft nicht gefallen. Im Zuge der Einführung von Office 2007 beschloss der Computer-Konzern aus Redmond, das bisherige Doc- und Xls-Format durch das OOXML-Dateiformat (Open Office Extended Markup Language) abzulösen. Gleichzeitig wollte der Software-Konzern das neue Format als ISO-Standard anerkennen lassen, ohne jedoch etwaige Patentrechte daran aufzugeben.

28 Standardisierung Es war wie ein verrücktes Fussballspiel. Die eine Mannschaft gehört einem reichen Konzern, die andere bestand aus brillanten, unabhängigen, aber mittellosen Spielern. Als die reiche Mannschaft zu verlieren drohte, schickte der Konzern mehr Spieler aufs Feld - und es gab keine Regel, die ihn daran hindern konnte. Am Ende standen einem freien Spieler fast vier Konzernspieler gegenüber. Der Kampf schien am Dienstag gelaufen. Hans Rudolf Thomann sagte gegenüber der WOZ: «Wir haben entschieden: Die Schweiz empfiehlt, Open XML von Microsoft als internationalen Standard anzuerkennen.» Thomann sagte noch, das dürfe nicht vor Donnerstag kommuniziert werden, es sei eine heisse Sache. Thomann ist ein wichtiger Mann: Er leitet das offizielle Schweizer ExpertInnenkomitee, das über die Microsoft-Frage zu befinden hat. ... Es geht um die Frage, wie ein Computerdokument verpackt sein soll, damit es später auch mit Programmen geöffnet werden kann, mit denen es nicht erstellt wurde. Firmen, aber auch Behörden, die ihre Dokumente elektronisch ablegen wollen, verursacht dieses Problem Kopfzerbrechen. Ein elektronisches Archiv ist nur brauchbar, wenn sich die archivierten Texte auch nach Jahren noch öffnen lassen, sonst sind sie für immer verloren. Um das zu vermeiden, braucht es einen Standard, der festlegt, wie die Datenstruktur eines Textes oder einer Tabelle aussehen muss. Der Standard muss einfach und für alle offen zugänglich sein, sonst kann er ja nicht in jede neue Software eingebaut werden. Ein solcher Computerstandard existiert bereits, er heisst Open Document Format (ODF), wurde von unabhängigen Softwareleuten entwickelt und im Mai 2006 von der internationalen Zertifizierungsbehörde ISO anerkannt.

29 Standardisierung Die Geschichte des Kölner Doms beginnt im Jahre 1248 mit der Grundsteinlegung für den Chor, der gigantisch war für mittelalterliche Maßstäbe. Es folgten der Abriss des alten Langhauses, die Arbeit an den Westtürmen - auch deren Ausmaße sprengten die damals üblichen Dimensionen. Allein diese Bauarbeiten dauern drei ganze Jahrhunderte, während derer man sich konsequent an die alten Baupläne hielt. Digital verschlüsselte Daten auf nicht beständigen Datenträgern wären zu dem Zeitpunkt längst unlesbar gewesen. Doch im 16. Jahrhundert kommen die Bauarbeiten am Großprojekt Dom zum Erliegen. Die genaue Ursache ist bis heute unbekannt. Der Dom bleibt unvollendet, eine Bauruine, und zwar ganze 300 Jahre lang. Erst zu Beginn des 19. Jahrhunderts kommt plötzlich wieder Bewegung in das Projekt "Dom". Und noch immer existiert der mittelalterliche Bauplan. 600 Jahre ist er mittlerweile alt. Das Pergament brüchig, die Tinte vergilbt und - uncodiert. Und damit ohne jegliche Software oder Hardware lesbar. Wäre er digital gespeichert gewesen, wohl niemand hätte nach sechs Jahrhunderten geschafft, ihn zu lesen. Doch mit einem Plan aus Tinte und Pergament war es kein Problem, den Dom bis zum Ende des 19. Jahrhunderts genau so zu vollenden, wie es sich sein visionärer mittelalterlicher Baumeister einst ausgedacht hat.

30 Standardisierung Users tend to think about software in terms of functionality and usability; they use to under-estimate the importance of data formats. How should they know better – it is the very purpose of good software to provide a wealth of functions while hiding the (necessary) complexity of the underlying data from the innocent user. After all, nobody cares for the bits and bytes that are scribbled on the disk. In fact, everybody should care. Not for the details of the bits and bytes, of course, but for their data. They are, after all, for what all the effort is made. You may not have noticed so far that data in a proprietary (i.e. vendor-specific) format is less valuable than data in an open and standardized format. But you will notice this once you try to switch to a different software, only to learn that you have to say Goodbye to most of your data because they cannot be read by the new program. A comparable, although less dramatic situation will occur when you try to send your data to somebody else who does not happen to use the same software as you do. The usual justification offered by software vendors says they have to use their own format because it's highly optimized for the particular needs of their program and that it saves both processing time and (main memory as well as disk) space. This would be more convincing if they wouldn't, at the same time, try to keep their formats secret by not documenting them or by even encrypting the data.

31 Informationsdarstellung mit XML
Information kann auf ganz unterschiedliche Weise dargestellt und auch strukturiert werden. XML (eXtensible Markup Language) bietet eine Art Standard zur strukturierten Darstellung von Information, den inzwischen sehr viele Werkzeuge nutzen. Repräsentieren Interpretieren Repräsentieren Interpretieren <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <nsc version="0.2"> <sequence> ... </sequence> </nsc>

32 Aufgabe Mit Hilfe von verschiedenen Struktogramm-Editoren wurde der Algorithmus zur Berechnung des ggT in Struktogrammform dargestellt. Vergleichen Sie die benutzten Datenformate. Öffnen Sie hierzu die Dateien mit einem Editor. StruktEdit NSCEdit

33 Datenformate für Struktogramme
StruktEdit-Datei betrachtet mit einem Hex-Editor NSCEdit-Datei betrachtet mit einem Text-Editor

34 Aufgabe Das Simulationsprogramm JFlap wurde in den letzten Jahren mehrfach überarbeitet und weiterentwickelt. Insbesondere wurde auch das Speicherformat verändert. Vergleichen Sie das von JFlap40b8 und JFlap40b14 benutzte Format.

35 Datenformate für Automaten
erstellt mit JFlap40b8 erstellt mit JFlap40b14

36 Aufgabe Erstellen Sie mit GeoGebra eine Zeichnung und speichern Sie diese unter einem geeigneten Dateinamen (z. B. "ableitung.ggb") ab. Entpacken Sie anschließend diese Datei und schauen Sie sich die entpackte Datei mit einem Editor an.

37 Datenformat für geometrische Konstr.
... <construction title="" author="" date=""> <expression label ="f" exp="f(x) = x^(2) - x + 2"/> <element type="function" label="f"> <show object="true" label="true"/> <objColor r="0" g="0" b="0" alpha="0.0"/> <labelMode val="0"/> <animation step="0.1"/> <fixed val="false"/> <breakpoint val="false"/> <lineStyle thickness="2" type="0"/> </element> ... <element type="point" label="A"> <show object="true" label="true"/> <objColor r="125" g="125" b="255" alpha="0.0"/> <labelMode val="0"/> <animation step="0.1"/> <fixed val="false"/> <breakpoint val="false"/> <coords x="1.4" y=" " z="1.0"/> ... </element>... hinter den Kulissen von GeoGebra

38 Aufgabe Das folgende XML-Dokument soll den aktuellen Schach-Spielzustand darstellen. Welche Vor- und Nachteile hat diese Darstellung? 8/1p1kpQ2/2np4/1p2b1BP/2q2p2/8/5PP1/5RK1 w <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <Schach-Spielzustand> <schwarz> <Bauer>b7</Bauer> <Bauer>e7</Bauer> <Bauer>d6</Bauer> <Bauer>b5</Bauer> <Bauer>f4</Bauer> <Springer>c6</Springer> <Läufer>e5</Läufer> <Dame>c4</Dame> <König>d7</König> </schwarz> <weiss> <Bauer>h5</Bauer> <Bauer>f2</Bauer> <Bauer>g2</Bauer> <Läufer>f5</Läufer> <Turm>f1</Turm> <Dame>f7</Dame> <König>g1</König> <amZug/> </weiss> </Schach-Spielzustand>

39 Aufgabe Ist XML ein guter Standard? Lesen Sie die folgenden Textauszüge. Als "beste Erfindung seit der Kreide" feierte ein Kommentator einmal XML, und dieser Vergleich trifft nicht schlecht: Beide Schreibwerkzeuge sind technisch unkompliziert, praktisch umsonst nutzbar, und beide helfen gerade dort, wo mehrere Parteien Information teilen wollen. Besonders dort, wo große Datenmengen aus verschiedenen Quellen zusammenfließen, etwa in Schnittbereichen mehrerer wissenschaftlicher Disziplinen oder in der Logistik zwischen Unternehmen und ihren Zulieferern, hat XML sich als mächtiges Werkzeug erwiesen. Inzwischen speichern auch viele Text- und Datenbankprogramme für Heimcomputer ihre Dateien in XML. Trotz des "Language" im Namen ist XML keine Sprache, sondern ein Sprachgerüst, Ähnlich der Grammatik natürlicher Sprachen: Die Regeln von XML legen fest, welche Struktur ein sinnvoller Ausdruck haben muss. Der Wortschatz dagegen bleibt bewusst offen. Er kann für jede Anwendung angepasst werden. Inzwischen sind XML-Dialekte für alle erdenklichen Gebiete entwickelt, vom Versicherungswesen über die biologische Bildgebung bis hin zu Schach.

40 Gute Standards Was ist ein guter Standard? Ein Essay über die Designprinzipien des W3C Autor: Bert Bos Deutsche Übersetzung: Michael Jendryschik Binär- oder Textformat Die meisten W3C-Spezifikationen definieren eine formale Sprache zur Beschreibung einer Art von Ressource: HTML beschreibt einfache Text-Dokumente, SVG beschreibt Vektorgrafiken, PNG beschreibt Rastergrafiken, HTTP beschreibt den Dialog zwischen einem Client und einem Server und URLs beschreiben den Pfad zu einer bestimmten Ressource. Es gibt Ausnahmen wie die verschiedenen WAI-Richtlinien, die Meta-Regeln beschreiben, wie Programme und Spezifikationen entworfen werden sollten (ein wenig wie dieser Essay, allerdings präziser...). Aber die meisten Menschen, die an W3C-Spezifikationen arbeiten, stehen am Anfang vor der Frage: Sollen wir ein Binär- oder ein Textformat entwerfen? In den meisten Fällen wird die Antwort »Textformat« lauten, denn Textformate sind einfacher zu laden, und Fehler lassen sich leichter finden und beseitigen: man kann Dateien mit einem Texteditor erzeugen, sodass der Entwurf eines geeigneten Editors oder Konverters auf einen späteren Zeitpunkt verschoben werden kann; man kann eine Datei überprüfen, um zu sehen, was passiert ist, wenn ein Programm nicht das macht, was man erwartet hat; und nicht zuletzt: wenn die Spezifikation in etwa 50 Jahren versehentlich verloren gegangen ist, gibt es eine Chance, allein durch das Analysieren einiger Dateien ausreichend viel von der Spezifikation zu rekonstruieren, um die essentiellen Informationen zurückzugewinnen. (Das wird manchmal, wohl eher optimistisch, »selbstbeschreibend« genannt. Das Format würde nur dann wirklich selbstbeschreibend sein, wenn jede Datei den Text der Spezifikation mit einbände...)

41 Gute Standards Was ist ein guter Standard? Ein Essay über die Designprinzipien des W3C Autor: Bert Bos Deutsche Übersetzung: Michael Jendryschik Lesbarkeit Eine Notation kann zu kurz sein. Wenn der Name einer selten verwendeten Funktion nur aus einem Buchstaben besteht (»t«), dann muss man sie womöglich die wenigen Male, die man sie sieht, nachschlagen, wenn man alle Buchstaben nicht auswendig komplett überblickt. Ein komplettes Wort (»translate«) ist da die bessere Lösung. Eine Notation kann auch zu lang sein. Wenn ein Schlüsselwort, das man sehr oft verwendet, 20 Zeichen lang ist (»shapeoutlinedata«), dann sollte es womöglich besser abgekürzt werden (»d«). Diese Beispiele habe ich aus SVG (das die richtigen Bezeichnungen gewählt hat) entnommen, aber man kann ähnliche Fälle in den meisten Sprachen finden. Bedauerlicherweise stellen sich die besten Vermutungen als falsch heraus. Die Designer von XML dachten, es wäre hilfreich, ein Element mit dem vollen Elementnamen zu öffnen und zu schließen (<heading>...</heading>), und für die Verwendung, die sie voraussahen, war das in der Tat vollkommen angemessen: in langen Texten mit wenig Markup ist die geringe Menge an Redundanz, die hinzukommt, gegenüber der Möglichkeit, zu sehen, welches Element geschlossen wird, zu vernachlässigen [XMLgoals]. Sie dachten, eine kürzere Form (etwa </> oder <>) zu erlauben, würde die Komplexität der Sprache erhöhen. Heute wird XML allerdings häufiger für Daten benutzt, deren Markup den eingeschlossene Inhalt übersteigt, und die vielen Start-Tags, die direkt End-Tags des gleichen Elementtyps folgen, verstecken die wesentliche Information durch ihre Redundanz. XML ist dadurch nicht kaputt, aber im Nachhinein betrachtet, hätte es so gestaltet werden können, dass dessen Verwendung nicht mit solchen Problemen verbunden ist.

42 Aufgabe Verschaffen Sie sich einen ersten Überblick über XML. Lesen Sie sich hierzu die Seite "XML in 10 Punkten" durch. 1. XML steht für strukturierte Daten 2. XML sieht ein wenig wie HTML aus 3. XML ist Text, aber nicht zum Lesen 4. XML ist vom Design her ausführlich 5. XML ist eine Familie von Techniken 6. XML ist neu, aber nicht so neu 7. XML überführt HTML in XHTML 8. XML ist modular 9. XML ist die Basis für RDF und das Semantic Web 10. XML ist lizenzfrei, plattformunabhängig und gut unterstützt siehe:

43 Teil 3 Grundlagen von XML

44 Strukturierte Darstellung v. Information
XML-Dokumente werden benutzt, um Information strukturiert darzustellen. <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <Schach-Spielzustand> <schwarz> <Bauer>b7</Bauer> <Bauer>e7</Bauer> <Bauer>d6</Bauer> <Bauer>b5</Bauer> <Bauer>f4</Bauer> <Springer>c6</Springer> <Läufer>e5</Läufer> <Dame>c4</Dame> <König>d7</König> </schwarz> <weiss> <Bauer>h5</Bauer> <Bauer>f2</Bauer> <Bauer>g2</Bauer> <Läufer>f5</Läufer> <Turm>f1</Turm> <Dame>f7</Dame> <König>g1</König> <amZug/> </weiss> </Schach-Spielzustand> <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <Schach-Spielzustand> <!--Spieler mit schwarzen Figuren--> <schwarz amZug="nein"> <Bauer Spalte="b" Zeile="7"/> <Bauer Spalte="e" Zeile="7"/> <Bauer Spalte="d" Zeile="6"/> <Bauer Spalte="b" Zeile="5"/> <Bauer Spalte="f" Zeile="4"/> <Springer Spalte="c" Zeile="6"/> <Läufer Spalte="e" Zeile="5"/> <Dame Spalte="c" Zeile="4"/> <König Spalte="d" Zeile="7"/> </schwarz> <!--Spieler mit weißen Figuren--> <weiss amZug="ja"> <Bauer Spalte="h" Zeile="5"/> <Bauer Spalte="f" Zeile="2"/> <Bauer Spalte="g" Zeile="2"/> <Läufer Spalte="f" Zeile="5"/> <Turm Spalte="f" Zeile="1"/> <Dame Spalte="f" Zeile="7"/> <König Spalte="g" Zeile="1"/> </weiss> </Schach-Spielzustand>

45 Hierarchische Baumstruktur
Die Strukturierung erfolgt in Form eines Baumes. <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <Schach-Spielzustand> <schwarz> <Bauer>b7</Bauer> <Bauer>e7</Bauer> <Bauer>d6</Bauer> <Bauer>b5</Bauer> <Bauer>f4</Bauer> <Springer>c6</Springer> <Läufer>e5</Läufer> <Dame>c4</Dame> <König>d7</König> </schwarz> <weiss> <Bauer>h5</Bauer> <Bauer>f2</Bauer> <Bauer>g2</Bauer> <Läufer>f5</Läufer> <Turm>f1</Turm> <Dame>f7</Dame> <König>g1</König> <amZug/> </weiss> </Schach-Spielzustand> Darstellung im Editor Anzeige mit einem Browser

46 Element mit Zeicheninhalt
Der Baum der Elemente Grundbausteine eines XML-Dokuments sind die XML-Elemente. Ein (XML-) Element wird mit Hilfe von Tags (Anfangs- und Endtag) markiert. Ein Element kann selbst wieder Elemente enthalten (Container) oder nur noch Zeichen (eigentliche Daten) oder beides. Das erste Element eines XML-Dokuments ist das Wurzelelement, das alle anderen Elemente in sich einschließt. Wurzelelement Element als Container Element mit Zeicheninhalt Ein XML-Dokument vermischt Inhalte mit Informationen über diese Inhalte (Meta-Information).

47 Tags Mit Hilfe von Tags werden die verschiedenen Elemente begrenzt. Verschiedene Tags markieren dabei unterschiedliche Elementtypen. Tags werden (wie bei HTML) mit 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 korrekte geschachtelt werden. Bei einem leeren Element wird i. d. Regel eine verkürzte Tag-Schreibweise benutzt. Anfangstag Endtag leeres Element

48 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

49 Kommentare Kommentare erleichtern das Verständnis und werden vom Browser mit angezeigt. <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <Schach-Spielzustand> <!--Spieler mit schwarzen Figuren--> <schwarz amZug="nein"> <Bauer Spalte="b" Zeile="7"/> <Bauer Spalte="e" Zeile="7"/> <Bauer Spalte="d" Zeile="6"/> <Bauer Spalte="b" Zeile="5"/> <Bauer Spalte="f" Zeile="4"/> <Springer Spalte="c" Zeile="6"/> <Läufer Spalte="e" Zeile="5"/> <Dame Spalte="c" Zeile="4"/> <König Spalte="d" Zeile="7"/> </schwarz> <!--Spieler mit weißen Figuren--> <weiss amZug="ja"> <Bauer Spalte="h" Zeile="5"/> <Bauer Spalte="f" Zeile="2"/> <Bauer Spalte="g" Zeile="2"/> <Läufer Spalte="f" Zeile="5"/> <Turm Spalte="f" Zeile="1"/> <Dame Spalte="f" Zeile="7"/> <König Spalte="g" Zeile="1"/> </weiss> </Schach-Spielzustand> Kommentar

50 Prolog Ein XML-Dokument beginnt in der Regel mit dem Prolog <?xml ... ?>. Der Prolog sollte hier stehen, um das Dokument als XML-Dokument zu kennzeichnen. <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <Schach-Spielzustand> <!--Spieler mit schwarzen Figuren--> <schwarz amZug="nein"> <Bauer Spalte="b" Zeile="7"/> <Bauer Spalte="e" Zeile="7"/> <Bauer Spalte="d" Zeile="6"/> <Bauer Spalte="b" Zeile="5"/> <Bauer Spalte="f" Zeile="4"/> <Springer Spalte="c" Zeile="6"/> <Läufer Spalte="e" Zeile="5"/> <Dame Spalte="c" Zeile="4"/> <König Spalte="d" Zeile="7"/> </schwarz> <!--Spieler mit weißen Figuren--> <weiss amZug="ja"> <Bauer Spalte="h" Zeile="5"/> <Bauer Spalte="f" Zeile="2"/> <Bauer Spalte="g" Zeile="2"/> <Läufer Spalte="f" Zeile="5"/> <Turm Spalte="f" Zeile="1"/> <Dame Spalte="f" Zeile="7"/> <König Spalte="g" Zeile="1"/> </weiss> </Schach-Spielzustand> Im Prolog kann der Zeichensatz festgelegt werden, der zur Kodierung benutzt wird. Fehlt die Angabe des Zeichensatzes, so wird UTF-8 als Vorgabe benutzt. Wenn deutsche Umlaute korrekt dargestellt werden sollen, sollte man den Zeichensatz ISO verwenden.

51 wohlgeformte XML-Dokumente
Wohlgeformtheit Ein XML-Dokument, das alle syntaktischen Bedingungen erfüllt, heißt wohlgeformt. beachte: Nur wohlgeformte XML-Dokumente werden vom Browser in Baumform angezeigt. wohlgeformte XML-Dokumente

52 Aufgabe Versuchen Sie, nicht-wohlgeformte XML-Dokumente mit dem Browser anzuzeigen. Testen Sie verschiedene Fälle: - die Tag-Namen stimmen nicht exakt überein - die Klammerung ist nicht korrekt - der Attributwert fehlt / ist nicht in Anführungszeichen geschrieben ...

53 Aufgabe In beiden XML-Dokumenten stimmt etwas nicht. Was? Worin unterscheiden sich die Fehler? <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <Schach-Spielzustand> <schwarz> <Bauer>b7</Bauer> <Bauer>e7</Bauer> <Bauer>d6</Bauer> <Bauer>b5</Bauer> <Bauer>f4</Bauer> <Springer>c6<Springer> <Läufer>e5</Läufer> <Dame>c4</Dame> <König>d7</König> </schwarz> <weiss> <Bauer>h5</Bauer> <Bauer>f2</Bauer> <Bauer>g2</Bauer> <Läufer>f5</Läufer> <Turm>f1</Turm> <Dame>f7</Dame> <König>g1</König> <amZug/> </weiss> </Schach-Spielzustand> <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <Schach-Spielzustand> <schwarz> <Bauer>b7</Bauer> <Bauer>e7</Bauer> <Bauer>d6</Bauer> <Bauer>b5</Bauer> <Bauer>f4</Bauer> <Springer>c6</Springer> <Läufer>e5</Läufer> <Dame>c4</Dame> <König>d7</König> </schwarz> <weiss> <Bauer>h5</Bauer> <Bäuerin>f2</Bäuerin> <Bauer>g2</Bauer> <Läufer>f5</Läufer> <Turm>f1</Turm> <Dame>f7</Dame> <König>g1</König> <amZug/> </weiss> </Schach-Spielzustand>

54 Aufgabe Was geschieht, wenn man die Elementstruktur verändert. Lassen Sie gezielt Tags weg bzw. verändern Sie gezielt die Baumstruktur, ohne gegen die Syntaxregeln von XML zu verstoßen. Testen Sie auch, wie die Anwendung reagiert, wenn man zusätzliche Elemente einführt. <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <nsc version="0.2"> <sequence> <statement> <text> <span>Eingabe: x, y</span> </text> </statement> <whileloop> <span>SOLANGE y > 0</span> <span>h := x mod y</span> ... </sequence> </whileloop> </nsc> weglassen

55 Aufgabe Eine Bank möchte Überweisungen mit Hilfe von XML strukturiert darstellen. Entwerfen Sie ein passendes XML-Dokument.

56 Aufgabe Entwickeln Sie ein XML-Dokument, mit dem man Informationen über eine Schulklasse / ein Lehrerkollegium erfassen kann.

57 Aufgabe Graphen treten in sehr vielen Anwendungen auf. Entwickeln Sie ein XML-Dokument, mit dem man die Information eines Graphen strukturiert darstellen kann. TR KO RB BI KL AZ MZ FT SP 128 98 54 28 35 33 36 48 31 116

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59 Dokumenttypen und ihre Validierung
Teil 4 Dokumenttypen und ihre Validierung

60 Ungültige Dokumentenstruktur
Wenn man das Element zur Darstellung der Struktogramm-überschrift weglässt, so wird das Dokument weiterhin vom Browser angezeigt. Das Dokument wird aber nicht mehr vom Struktogrammeditor akzeptiert, da es nicht mehr den geforderten Dokumenttyp hat. <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <nsc version="0.2"> <sequence> <statement> <text> <span>Eingabe: x, y</span> </text> </statement> <whileloop> <span>SOLANGE y > 0</span> <span>h := x mod y</span> ... </sequence> </whileloop> <span>Ausgabe: x</span> <span>GGT</span> </nsc> Zielsetzung: Im Folgenden sollen Verfahren vorgestellt werden, mit denen der Dokumenttyp präzise beschrieben werden kann.

61 Beschreibung des Kontextes
Dokumenttyp Wir betrachten XML-Dokumente zur (vereinfachten) Beschreibung eines Schach-Spielzustands. <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <Schach-Spielzustand> <schwarz> <Bauer>b7</Bauer> <Bauer>e7</Bauer> <Bauer>d6</Bauer> <Bauer>b5</Bauer> <Bauer>f4</Bauer> <Springer>c6</Springer> <Läufer>e5</Läufer> <Dame>c4</Dame> <König>d7</König> </schwarz> <weiss> <Bauer>h5</Bauer> <Bauer>f2</Bauer> <Bauer>g2</Bauer> <Läufer>f5</Läufer> <Turm>f1</Turm> <Dame>f7</Dame> <König>g1</König> <amZug/> </weiss> </Schach-Spielzustand> Ein Schach-Spielzustand wird durch die schwarzen und weißen Figuren festgelegt und die Angabe, ob schwarz oder weiß am Zug ist. Folgende schwarze Figuren können auf dem Brett stehen: mehrere Bauern, mehrere Springer, ... , mehrere Damen und genau ein König. Folgende weiße Figuren können auf dem Brett stehen: mehrere Bauern, mehrere Springer, ... , mehrere Damen und genau ein König. Beschreibung des Kontextes

62 informelle Beschreibung des Dokumenttyps
Das Wurzelelement hat den Namen "Schach-Spielzustand". Ein Element vom Typ "Schach-Spielzustand" besteht aus einem Element vom Typ "schwarz" und einem Element vom Typ "weiss". Ein Element vom Typ "schwarz" (analog "weiss") besteht aus - beliebig vielen Elementen vom Typ "Bauer", - beliebig vielen Elementen vom Typ "Turm", - ..., - genau einem Element v. Typ "König", - optional einem Element v. Typ "amZug". Ein Element vom Typ "Bauer" besteht aus Zeichen. ... <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <Schach-Spielzustand> <schwarz> <Bauer>b7</Bauer> <Bauer>e7</Bauer> <Bauer>d6</Bauer> <Bauer>b5</Bauer> <Bauer>f4</Bauer> <Springer>c6</Springer> <Läufer>e5</Läufer> <Dame>c4</Dame> <König>d7</König> </schwarz> <weiss> <Bauer>h5</Bauer> <Bauer>f2</Bauer> <Bauer>g2</Bauer> <Läufer>f5</Läufer> <Turm>f1</Turm> <Dame>f7</Dame> <König>g1</König> <amZug/> </weiss> </Schach-Spielzustand> informelle Beschreibung des Dokumenttyps

63 Dokumenttypdefinition
Das Wurzelelement hat den Namen "Schach-Spielzustand". Ein Element vom Typ "Schach-Spielzustand" besteht aus einem Element vom Typ "schwarz" und einem Element vom Typ "weiss". Ein Element vom Typ "schwarz" (analog "weiss") besteht aus - beliebig vielen Elementen vom Typ "Bauer", - beliebig vielen Elementen vom Typ "Turm", - ..., - genau einem Element v. Typ "König", - optional einem Element v. Typ "amZug". Ein Element vom Typ "Bauer" besteht aus Zeichen. ... <!ELEMENT Schach-Spielzustand (schwarz, weiss)> <!ELEMENT schwarz (Bauer*, Turm*, Springer*, Läufer*, Dame*, König, amZug?)> <!ELEMENT weiss (Bauer*, Turm*, Springer*, Läufer*, Dame*, König, amZug?)> <!ELEMENT Bauer (#PCDATA)> <!ELEMENT Turm (#PCDATA)> <!ELEMENT Springer (#PCDATA)> <!ELEMENT Läufer (#PCDATA)> <!ELEMENT Dame (#PCDATA)> <!ELEMENT König (#PCDATA)> <!ELEMENT amZug EMPTY> <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <!DOCTYPE Schach-Spielzustand SYSTEM "schach1.dtd"> <Schach-Spielzustand> <schwarz> <Bauer>b7</Bauer> <Bauer>e7</Bauer> ... </schwarz> <weiss> <Bauer>h5</Bauer> <Dame>f7</Dame> <König>g1</König> <amZug/> </weiss> </Schach-Spielzustand> formale Beschreibung des Dokumenttyps informelle Beschreibung des Dokumenttyps

64 Dokumenttypdefinition
Eine Dokumenttypdefinition (DTD) legt eine Klasse von Dokumenten fest, die alle vom gleichen Typ sind. <!ELEMENT Schach-Spielzustand (schwarz, weiss)> <!ELEMENT schwarz (Bauer*, Turm*, Springer*, Läufer*, Dame*, König, amZug?)> <!ELEMENT weiss (Bauer*, Turm*, Springer*, Läufer*, Dame*, König, amZug?)> <!ELEMENT Bauer (#PCDATA)> <!ELEMENT Turm (#PCDATA)> <!ELEMENT Springer (#PCDATA)> <!ELEMENT Läufer (#PCDATA)> <!ELEMENT Dame (#PCDATA)> <!ELEMENT König (#PCDATA)> <!ELEMENT amZug EMPTY> Dokumenttypdefinition <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <!DOCTYPE Schach-Spielzustand SYSTEM "schach1.dtd"> <Schach-Spielzustand> <schwarz> <Bauer>b7</Bauer> <Bauer>e7</Bauer> ... </schwarz> <weiss> <Bauer>h5</Bauer> <Dame>f7</Dame> <König>g1</König> <amZug/> </weiss> </Schach-Spielzustand> Eine Dokumenttypdefinition beschreibt die Struktur eines Dokuments mit Hilfe einer Grammatik. Eine DTD legt somit eine neue Sprache zur Informationsbeschreibung fest.

65 Einbindung einer 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. <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <!DOCTYPE Schach-Spielzustand [ ...]> <Schach-Spielzustand> ... </Schach-Spielzustand> interne DTD <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <!DOCTYPE Schach-Spielzustand SYSTEM "schach1.dtd"> <Schach-Spielzustand> ... </Schach-Spielzustand> externe DTD <!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd"> <html> ... </html> externe DTD <!DOCTYPE Name [...]>

66 Deklaration von Elementen
Operator Bedeutung () 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 <!ELEMENT Schach-Spielzustand (schwarz, weiss)> <!ELEMENT schwarz (Bauer*, Turm*, Springer*, Läufer*, Dame*, König, amZug?)> <!ELEMENT weiss (Bauer*, Turm*, Springer*, Läufer*, Dame*, König, amZug?)> <!ELEMENT Bauer (#PCDATA)> <!ELEMENT Turm (#PCDATA)> <!ELEMENT Springer (#PCDATA)> <!ELEMENT Läufer (#PCDATA)> <!ELEMENT Dame (#PCDATA)> <!ELEMENT König (#PCDATA)> <!ELEMENT amZug EMPTY> Elementtyp-Deklaration <!ELEMENT Name Inhaltsmodell>

67 Inhaltsmodelle Inhaltsmodell Beschreibung Elementinhalt
Das Element enthält ausschließlich Unterelemente. <!ELEMENT Schach-Spielzustand (schwarz, weiss)> <Schach-Spielzustand><schwarz>...<weiss>...</Schach-Spielzustand> #PCDATA Das Element enthält nur Zeichendaten. <!ELEMENT Bauer (#PCDATA)> <Bauer>e4</Bauer> gemischter Inhalt Das Element kann Zeichendaten und Unterelemente enthalten <!ELEMENT anrede (#PCDATA?, vormame, name)> <anrede>Frau<vorname>Christiane</vorname><name>Meier</name></anrede> EMPTY Das Element hat keinen Inhalt. <!ELEMENT anZug EMPTY> <amZug/> ANY Das Element kann beliebige Inhalte haben.

68 Deklaration von Attributlisten
<?xml version="1.0" encoding="iso "?> <Schach-Spielzustand> <!--Spieler mit schwarzen Figuren--> <schwarz amZug="nein"> <Bauer Spalte="b" Zeile="7"/> <Bauer Spalte="e" Zeile="7"/> <Bauer Spalte="d" Zeile="6"/> <Bauer Spalte="b" Zeile="5"/> <Bauer Spalte="f" Zeile="4"/> <Springer Spalte="c" Zeile="6"/> <Läufer Spalte="e" Zeile="5"/> <Dame Spalte="c" Zeile="4"/> <König Spalte="d" Zeile="7"/> </schwarz> <!--Spieler mit weißen Figuren--> <weiss amZug="ja"> <Bauer Spalte="h" Zeile="5"/> <Bauer Spalte="f" Zeile="2"/> <Bauer Spalte="g" Zeile="2"/> <Läufer Spalte="f" Zeile="5"/> <Turm Spalte="f" Zeile="1"/> <Dame Spalte="f" Zeile="7"/> <König Spalte="g" Zeile="1"/> </weiss> </Schach-Spielzustand> <!ELEMENT Schach-Spielzustand (schwarz, weiss)> <!ELEMENT schwarz (Bauer*, Turm*, Springer*, Läufer*, Dame*, König, amZug?)> <!ATTLIST schwarz amZug CDATA #REQUIRED> <!ELEMENT weiss (Bauer*, Turm*, Springer*, Läufer*, Dame*, König, amZug?)> <!ATTLIST weiss amZug CDATA #REQUIRED> <!ELEMENT Bauer EMPTY> <!ATTLIST Bauer Spalte CDATA #REQUIRED Zeile CDATA #REQUIRED > <!ELEMENT Turm EMPTY> <!ATTLIST Turm <!ELEMENT Springer EMPTY> <!ATTLIST Springer ... <!ELEMENT König EMPTY> <!ATTLIST König

69 Deklaration von Attributlisten
<!ATTLIST Elementname Attributname Attributtyp Vorgabewert Attributname Attributtyp Vorgabewert Attributname Attributtyp Vorgabewert > <!ATTLIST Bauer Spalte CDATA #REQUIRED Zeile CDATA #REQUIRED > <!ATTLIST lehrer geschlecht CDATA #REQUIRED amtsbez CDATA #IMPLIED > Attributlisten-Deklaration CDATA: nur einfache Zeichenketten erlaubt, keine Tags ... #REQUIRED: Attributwert muss in jeder Elementinstanz vorkommen #IMPLIED: Attributwert kann optional in einer Elementinstanz vorkommen

70 Gültigkeit Ein XML-Dokument, das alle Bedingungen einer DTD erfüllt, heißt gültig bzw. valide bzgl dieser DTD. <!ELEMENT Schach-Spielzustand (schwarz, weiss)> <!ELEMENT schwarz (Bauer*, Turm*, Springer*, Läufer*, Dame*, König, amZug?)> <!ELEMENT weiss (Bauer*, Turm*, Springer*, Läufer*, Dame*, König, amZug?)> <!ELEMENT Bauer (#PCDATA)> <!ELEMENT Turm (#PCDATA)> <!ELEMENT Springer (#PCDATA)> <!ELEMENT Läufer (#PCDATA)> <!ELEMENT Dame (#PCDATA)> <!ELEMENT König (#PCDATA)> <!ELEMENT amZug EMPTY> Ein gültiges XML-Dokument muss auch wohlgeformt sein. Gültigkeit bezieht sich immer auf eine spezielle Strukturbeschreibung (hier in Form einer DTD). <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <!DOCTYPE Schach-Spielzustand SYSTEM "schach1.dtd"> <Schach-Spielzustand> <schwarz> <Bauer>b7</Bauer> <Bauer>e7</Bauer> ... </schwarz> <weiss> <Bauer>h5</Bauer> <Dame>f7</Dame> <König>g1</König> <amZug/> </weiss> </Schach-Spielzustand> Ein gültiges XML-Dokument ist somit ein Wort aus der mit der DTD neu festgelegten Sprache.

71 Validierung Die Gültigkeit eines XML-Dokuments kann mit einem sog. XML-Parser überprüft werden. Ein XML-Parser ist ein Programm, das überprüft, ob das XML-Dokument die von der angegebenen DTD geforderte Struktur hat bzw. ein Wort zu der durch die DTD festgelegten Sprache ist.

72 Validierung Viele XML-Editoren haben XML-Parser integriert.
Open XML Editor

73 Aufgabe Entwickeln Sie eine DTD zur Beschreibung von Lehrerkollegien. Validieren Sie das gezeigte XML-Dokument. Testen Sie insbesondere interne und auch externe DTD. <?xml version="1.0" encoding="ISO "?> <kollegium> <lehrer geschlecht="w"> <name>Meier</name> <vorname>Christiane</vorname> <kuerzel>mei</kuerzel> <fach>Deutsch</fach> <fach>Erdkunde</fach> </lehrer> <lehrer geschlecht="m"> <name>Schmitt</name> <vorname>Thomas</vorname> <kuerzel>sch</kuerzel> <fach>Latein</fach> <fach>Musik</fach> <fach>Philosophie</fach> <name>Müller</name> <vorname>Katharina</vorname> <kuerzel>mue</kuerzel> <fach>Mathematik</fach> <fach>Informatik</fach> </kollegium>

74 Aufgabe Wir betrachten XML-Dokumente zur Beschreibung von Graphen. Entwickeln Sie jeweils passende DTD. <?xml version="1.0" encoding="ISO "?> <graph> <knotenmenge> <knoten> <name>TR</name> </knoten> <name>KL</name> ... </knotenmenge> <kantenmenge> <kante> <von>TR</von> <nach>KL</nach> <gewicht>116</gewicht> </kante> <von>KL</von> <nach>TR</nach> </kante> </kantenmenge> </graph> <?xml version="1.0" encoding="ISO "?> <graph id="RLP"> <node id="TR"/> <node id="KL"/> <node id="KO"/> <edge source="TR" target="KL"> <data>116</data> </edge> <edge source="TR" target="KO"> <data>128</data> </graph>

75 Aufgabe Entwickeln Sie eine DTD für Automatenbeschreibungen. Die von JFlap erzeugten XML-Beschreibungen sollen dabei als gültig erkannt werden.

76 Aufgabe Entwickeln Sie eine DTD für Struktogramme. Die von NSCEdit erzeugten XML-Beschreibungen sollen dabei als gültig erkannt werden.

77 Miniprojekt: MyXHTML Entwickeln Sie eine DTD für vereinfachte HTML-Dokumente. Dabei sollen HTML-Dokumente wie das folgende als gültig erkannt werden. Gehen Sie schrittweise vor. Beginnen Sie mit sehr einfachen Dokumenten wie in "MyXHML0.xml". <html> <head> <title>IFB</title> </head> <body> <h1>Weiterbildung am IFB</h1> <p>Die Arbeit findet normalerweise in einem der Rechnerräume des IFB statt.</p> <p><img src="Rechnerraum.jpg" alt="Rechnerraum"></img></p> <p>Untergebracht wird man in dem schönen neuen S-Bau. </p> <p><img src="SGebaeude.jpg" alt="S-Gebäude"></img></p> <p><a href="Weiterbildungskurse.xml">Zurück</a></p> </body> </html>

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79 Teil 5 XML-Vokabulare

80 Regeln zur Festlegung der Lexik und Syntax von MyHTML
XML-Vokabulare XML ermöglicht es, mit Hilfe von DTD neue Sprachen formal festzulegen. Solche Sprachen werden auch XML-Vokabulare genannt. Die DTD ist die Grammatik des zugehörigen XML-Vokabulars, dargestellt in SGML 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) <!DOCTYPE html [ <!ELEMENT html (head, body)> <!ELEMENT head (title)> <!ELEMENT title (#PCDATA)> <!ELEMENT body (h1 | p)+> <!ELEMENT h1 (#PCDATA)> <!ELEMENT p (#PCDATA | img | a)*> <!ELEMENT img EMPTY> <!ATTLIST img src CDATA #REQUIRED alt CDATA #REQUIRED> <!ELEMENT a (#PCDATA)> <!ATTLIST a href CDATA #REQUIRED > ] > Regeln zur Festlegung der Lexik und Syntax von MyHTML

81 XHTML XHTML ist die XML-konforme Neufassung von HTML.
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd"> <html> <head> <title>Weiterbildungskurse am IFB</title> <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=iso " /> </head> <body> <h1>Weiterbildung am IFB</h1> <p>Die Arbeit findet normalerweise in einem der Rechnerräume des IFB statt.</p> ... <p><a href="Weiterbildungskurse.html">Zurück</a></p> </body> </html> DTD zur Festlegung der Lexik und Syntax von XHTML Browser als Interpreter: Semantik von XHTML

82 Aufgaben Aufgabe 1 Laden Sie sich die DTD von XHTML herunter und werfen Sie einen Blick in die sehr umfangreiche DTD. Alles klar? Sie finden die DTD unter der angegebenen URL. <!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd"> Aufgabe 2 Informieren Sie sich über den sog. DOCTYPE-switch. Sie können auch nach dem Stichwort "Quirks-Modus" suchen.

83 Darstellung im Browser
SVG "Scalable Vector Graphics (SVG, deutsch Skalierbare Vektorgrafiken) ist ein Standard zur Beschreibung zweidimensionaler Vektorgrafiken in der XML-Syntax." (wikipedia) <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <!DOCTYPE svg PUBLIC "-//W3C//DTD SVG 1.1//EN" "http://www.w3.org/Graphics/SVG/1.1/DTD/svg11.dtd" > <svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width="500" height="300"> <circle cx="100" cy="100" r="50"></circle> <rect x="100" y="100" width="50" height="50" fill="green"></rect> </svg> SVG-Dokument Darstellung im Browser

84 Aufgaben Aufgabe 1 Testen Sie zunächst, ob ihr Browser SVG-Dateien anzeigt. Benutzen Sie eine der mitgelieferten svg-Dateien. Aufgabe 2 Unter der URL "http://de.wikipedia.org/wiki/Scalable_Vector_Graphics" finden Sie einige Hinweise zur Erstellung von SVG-Dokumenten. Testen Sie einige der dort angegebenen Elemente und erstellen Sie eine Grafik nach eigenen Vorstellungen.

85 MathML "Die Mathematical Markup Language (MathML) ist im Computer-Datenverkehr ein Dokumentenformat zur Darstellung mathematischer Formeln und komplexer Ausdrücke. Der Standard MathML 2.0 wird durch eine Spezifikation des World Wide Web Consortium von 2001 festgelegt. Wie in allen XML-Sprachen (z. B. XHTML) werden in MathML die Inhalte eines Dokumentes in einer logischen Struktur unabhängig von ihrer graphischen Gestaltung abgelegt." (wikipedia) <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <!DOCTYPE math PUBLIC "-//W3C//DTD MathML 2.0//EN" "http://www.w3.org/Math/DTD/mathml2/mathml2.dtd"> <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> <mi>c</mi> <mo>=</mo> <msqrt> <mrow> <msup> <mi>a</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mi>b</mi> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> </mrow> </math>

86 Aufgaben Aufgabe 1 Testen Sie zunächst, ob ihr Browser MATHML-Dateien anzeigt. Wenn Sie Firefox benutzen, müssen Sie evtl. weitere Zeichensätze installieren. Aufgabe 2 Versuchen Sie, einfache Formeln mit MATHML zu erstellen. Aufgabe 3 Das Dokument in "test3.xml" zeigt, wie man MATHML in XHTML einbettet. Wie wird es gemacht?

87 WML "Wireless Markup Language (WML) ist eine XML-basierte Seitenbeschreibungssprache, die eine stark reduzierte Fassung von XHTML darstellt. Sie ist Teil des Wireless Application Protocol (WAP) und zur Darstellung veränderlicher Inhalte auf Mobiltelefonen entwickelt worden." (wikipedia) <?xml version="1.0"?> <!DOCTYPE wml PUBLIC "-//WAPFORUM//DTD WML 1.1//EN" "http://www.wapforum.org/DTD/wml_1.1.xml"> <wml> <card id="start" title="Startseite"> <p> Hausaufgaben in<br/> <a href="#mathematik">Mathematik</a><br/> <a href="#deutsch">Deutsch</a><br/> <a href="#englisch">Englisch</a><br/> </p> </card> <card id="mathematik" title="Mathematik"> ... </card> ... </wml>

88 Aufgaben Aufgabe 1 Installieren Sie den Handy-Emulator. Konfigurieren Sie ihn so, dass WML-Dokumente von einem lokalen Server abgerufen werden können. Informieren Sie sich in der mitgelieferten WML-Kurzeinführung, wie WML-Dokumente aufgebaut werden. Erstellen Sie auch eine einfache WML-Datei.

89 Aufgaben Aufgabe 2 Sie können Firefox dazu bringen, WML-Dateien anzuzeigen. Hierzu müssen Sie nur ein zusätzliches Add-on installieren. Sie finden es hier: "https://addons.mozilla.org/en-US/firefox/addon/62" Zusätzlich müssen Sie folgende Einstellung vornehmen: "Lokale Dateien mit Endung ".wml" als WML laden"

90 Aufgaben Auf der Seite http://web.mit.edu/mecheng/pml/standards.htm
finden Sie eine Übersicht über standardisierte XML-Vokabulare. Werfen Sie einen Blick auf diese Seite, um zu erahnen, wo weitere Anwendungsgebiete von XML liegen.

91 Exkurs: Namensräume, Formatierung, Strukturbeschreibung
Teil 6 Exkurs: Namensräume, Formatierung, Strukturbeschreibung

92 Probleme Wie kann man mehrere XML-Dokumente zusammenführen, ohne Namenskonflikte zu erhalten? Wie kann man XML-Dokumente formatieren? Wie kann man die Struktur von XML-Dokumenten noch adäquater beschreiben? ...

93 Namensraum: Ansammlung von Namen für Elemente und Attribute
Exkurs: Namensräume Beispiel 1: <?xml version="1.0" encoding="ISO "?> <html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml"> <head> <title>Test</title> </head> <body> <h1>Überschrift</h1> <p>Absatz</p> </body> </html> Namensraum: Ansammlung von Namen für Elemente und Attribute <?xml version="1.0" encoding="ISO "?> <html> <head> <title>Test</title> </head> <body> <h1>Überschrift</h1> <p>Absatz</p> </body> </html>

94 Exkurs: Namensräume Beispiel 2:
<?xml version="1.0" encoding="ISO "?> <html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml"> <head> <title>Test</title> </head> <body> <h1>Überschrift</h1> <p>Absatz</p> </body> </html> Namensraumdeklaration Präfix als Kurzorm URI als weltweit eindeutiger Bezeichner <?xml version="1.0" encoding="ISO "?> <seite xmlns:xhtml="http://www.w3.org/1999/xhtml"> <xhtml:h1>Überschrift</xhtml:h1> <xhtml:p>Absatz</xhtml:p> </seite>

95 Exkurs: Namensräume Beispiel 3: mehrere Namensräume
<?xml version="1.0" encoding="ISO "?> <seite xmlns:xhtml="http://www.w3.org/1999/xhtml" xmlns:math="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:svg="http://www.w3.org/2000/svg"> <xhtml:body> <xhtml:h1>Satz des Pythagoras</xhtml:h1> <xhtml:p>In einem rechtwinkligen Dreieck mit den Katheten a und b sowie der Hypothenuse c gilt:</xhtml:p> <xhtml:p> <math:math> <math:mrow> <math:row> <math:msup> <math:mi>a</math:mi> <math:mn>2</math:mn> </math:msup> ... </math:mrow> </math:math> </xhtml:p> <xhtml:p>Die folgende Zeichnung verdeutlicht diesen Zusammenhang.</xhtml:p> <svg:svg width="160" height="160"> <svg:rect x="40" y="80" width="40" height="40" fill="red"></svg:rect> <svg:rect x="80" y="50" width="30" height="30" fill="red"></svg:rect> <svg:polygon points=" " fill="red"> </svg:polygon> </svg:svg> </xhtml:body> </seite> mehrere Namensräume

96 Exkurs: Namensräume "In Dokumenten, die unterschiedliches Markup-Vokabular enthalten, können Probleme mit der Erkennung und Kollisionen auftreten. Software-Module müssen die Tags und Attribute erkennen, für deren Verarbeitung sie geschaffen wurden, auch im Fall einer Kollision, wenn Markup, das für eine andere Software geschrieben wurde, die gleichen Elementtypen und Attributnamen verwendet. Diese Überlegungen erfordern, dass Dokumentkonstrukte, deren Geltungsbereich über den des beinhaltenden Dokuments hinausgeht, einzigartige Namen haben sollten. Diese Spezifikation beschreibt einen Mechanismus, XML-Namensräume, der diese Anforderungen erfüllt. Ein XML-Namensraum ist eine Zusammenstellung von Namen, identifiziert durch einen URI-Verweis, die in XML-Dokumenten als Elementtypen und Attributnamen verwendet werden." aus: Namensräume in XML.

97 keine Formatierungsangabe
Exkurs: Formatierung Beispiel 1: keine Formatierungsangabe <?xml version="1.0" encoding="ISO "?> <dokument> <ueberschrift>XML</ueberschrift> <definition>XML steht für Extensible Markup Language und wird benutzt, um Daten strukturiert darzustellen.</definition> </dokument>

98 Exkurs: Formatierung Beispiel 2: Formatierung mit CSS
<?xml version="1.0" encoding="ISO "?> <?xml-stylesheet href="style.css" type="text/css"?> <dokument> <ueberschrift>XML</ueberschrift> <definition>XML steht für Extensible Markup Language und wird benutzt, um Daten strukturiert darzustellen.</definition> </dokument> ueberschrift{ color: blue; font-weight: bold; } definition{ color: green; style.css

99 Exkurs: Formatierung Beispiel 3: Formatierung mit XSLT
<?xml version="1.0" encoding="ISO "?> <?xml-stylesheet type="text/xsl" href="style.xsl"?> <dokument> <ueberschrift>XML</ueberschrift> <definition>XML steht für Extensible Markup Language und wird benutzt, um Daten strukturiert darzustellen.</definition> </dokument> style.xsl <?xml version="1.0" encoding="ISO "?> <xsl:stylesheet xmlns:xsl="http://www.w3.org/1999/XSL/Transform" version="1.0"> <xsl:template match="/"> <html> <head><title>XML</title></head> <body> <h1><xsl:value-of select="dokument/ueberschrift"/></h1> <p><xsl:value-of select="dokument/definition"/></p> </body> </html> </xsl:template> </xsl:stylesheet>

100 Exkurs: Formatierung XSLT steht für Extensible Stylesheet Language Transformations. XSLT ist eine Sprache zur Transformation von XML-Dokumenten in andere XML-Dokumente, z. B. XHTML-Dokumente. <?xml version="1.0" encoding="ISO "?> <xsl:stylesheet xmlns:xsl="http://www.w3.org/1999/XSL/Transform" version="1.0"> <xsl:template match="/"> <html> <head><title>XML</title></head> <body> <h1><xsl:value-of select="dokument/ueberschrift"/></h1> <p><xsl:value-of select="dokument/definition"/></p> </body> </html> </xsl:template> </xsl:stylesheet> Für weitere Informationen und Beispiele siehe z. B.:

101 Strukturbeschreibung mit einer DTD
Exkurs: XML-Schema Schach-Spielzustand - Version 1: Strukturbeschreibung mit einer DTD <?xml version="1.0" encoding="ISO "?> <!DOCTYPE Schach-Spielzustand SYSTEM "schach1.dtd"> <Schach-Spielzustand> <schwarz> <Bauer>b7</Bauer> <Bauer>e7</Bauer> <Bauer>d6</Bauer> <Bauer>b5</Bauer> <Bauer>f4</Bauer> <Springer>c6</Springer> <Läufer>e5</Läufer> <Dame>c4</Dame> <König>d7</König> </schwarz> <weiss> <Bauer>h5</Bauer> <Bauer>f2</Bauer> <Bauer>g2</Bauer> <Läufer>f5</Läufer> <Turm>f1</Turm> <Dame>f7</Dame> <König>g1</König> <amZug/> </weiss> </Schach-Spielzustand> <!ELEMENT Schach-Spielzustand (schwarz, weiss)> <!ELEMENT schwarz (Bauer*, Turm*, Springer*, Läufer*, Dame*, König, amZug?)> <!ELEMENT weiss (Bauer*, Turm*, Springer*, Läufer*, Dame*, König, amZug?)> <!ELEMENT Bauer (#PCDATA)> <!ELEMENT Turm (#PCDATA)> <!ELEMENT Springer (#PCDATA)> <!ELEMENT Läufer (#PCDATA)> <!ELEMENT Dame (#PCDATA)> <!ELEMENT König (#PCDATA)> <!ELEMENT amZug EMPTY>

102 Exkurs: XML-Schema Nachteile von DTD: zu unflexibel
Strukturbeschreibung mit einer DTD <?xml version="1.0" encoding="ISO "?> <!DOCTYPE Schach-Spielzustand SYSTEM "schach1.dtd"> <Schach-Spielzustand> <schwarz> <Bauer>b7</Bauer> <Bauer>e7</Bauer> <Bauer>d6</Bauer> <Bauer>b5</Bauer> <Bauer>f4</Bauer> <Springer>c6</Springer> <Läufer>e5</Läufer> <Dame>c4</Dame> <König>d7</König> </schwarz> <weiss> <Bauer>h5</Bauer> <Bauer>f2</Bauer> <Bauer>g2</Bauer> <Läufer>f5</Läufer> <Turm>f1</Turm> <Dame>f7</Dame> <König>g1</König> <amZug/> </weiss> </Schach-Spielzustand> nur bestimmte Feldbezeichner erlaubt mögliche Anzahl der Bauern: 0..8 <!ELEMENT Schach-Spielzustand (schwarz, weiss)> <!ELEMENT schwarz (Bauer*, Turm*, Springer*, Läufer*, Dame*, König, amZug?)> <!ELEMENT weiss (Bauer*, Turm*, Springer*, Läufer*, Dame*, König, amZug?)> <!ELEMENT Bauer (#PCDATA)> <!ELEMENT Turm (#PCDATA)> <!ELEMENT Springer (#PCDATA)> <!ELEMENT Läufer (#PCDATA)> <!ELEMENT Dame (#PCDATA)> <!ELEMENT König (#PCDATA)> <!ELEMENT amZug EMPTY>

103 Exkurs: XML-Schema Schach-Spielzustand - Version 2:
Strukturbeschreibung mit einem XML-Schema <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <Schach-Spielzustand xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:noNamespaceSchemaLocation="schach.xsd"> <schwarz> <Bauer>b7</Bauer> <Bauer>e7</Bauer> <Bauer>d6</Bauer> <Bauer>b5</Bauer> <Bauer>f4</Bauer> <Springer>c6</Springer> <Läufer>e5</Läufer> <Dame>c4</Dame> <König>d7</König> </schwarz> <weiss> <Bauer>h5</Bauer> <Bauer>f2</Bauer> <Bauer>g2</Bauer> <Turm>f1</Turm> <Läufer>f5</Läufer> <Dame>f7</Dame> <König>g1</König> <amZug/> </weiss> </Schach-Spielzustand> xsi: XML-schema-instance

104 Schema-Definition mit e. XML-basierten Sprache
Exkurs: XML-Schema Schach-Spielzustand - Version 2: Schema-Definition mit e. XML-basierten Sprache <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" elementFormDefault="qualified" attributeFormDefault="unqualified"> <xs:element name="Schach-Spielzustand"> <xs:annotation> <xs:documentation>Spielbrett während eines Schachspiels</xs:documentation> </xs:annotation> <xs:complexType> <xs:sequence> <xs:element name="schwarz" minOccurs="1" maxOccurs="1"> <xs:element name="Bauer" minOccurs="0" maxOccurs="8"> <xs:simpleType> <xs:restriction base="xs:string"> <xs:pattern value="[a-h][1-8]"></xs:pattern> </xs:restriction> </xs:simpleType> </xs:element> ... </xs:sequence> </xs:complexType> <xs:element name="weiss" minOccurs="1" maxOccurs="1">...</xs:element> </xs:schema>

105 Exkurs: XML-Schema Validierung: z. B. mit

106 Exkurs: XML-Schema "XML Schema ist eine Empfehlung des W3C zum Definieren von XML-Dokumentstrukturen. Anders als bei den klassischen XML-DTDs wird die Struktur in Form eines XML-Dokuments beschrieben. Darüber hinaus wird eine große Anzahl von Datentypen unterstützt. XML Schema ist eine komplexe Schemasprache zur Beschreibung eines XML-Typsystems. Dieses XML-Typsystem umfasst die Spezifikation neuer XML-Elemente, deren Attribute, sowie deren Kindelemente. Im Gegensatz zu DTDs kann bei Verwendung von XML Schema zwischen dem Namen des XML-Typs und dem in der Instanz verwendeten XML-Tagnamen unterschieden werden. Vermutlich werden DTDs irgendwann vollständig von XML-Schemata abgelöst. Allerdings sind XML-Schemata durch ihre erweiterten Möglichkeiten wesentlich komplexer und nicht so einfach ohne Hilfsmittel auszuwerten. ... Ein konkretes XML-Schema wird auch als eine XSD (XML-Schema-Definition) bezeichnet und hat üblicherweise die Dateiendung ".xsd"." siehe:

107 Verarbeitung von XML-Dokumenten
Teil 7 Verarbeitung von XML-Dokumenten

108 Verarbeitung von XML-Dokumenten
Die Verarbeitung von XML-Daten erfolgt in zwei Stufen, mit einem so genannten Parser und einer Anwendung. Die Aufgabe des Parsers ist es, das vorhandene Dokument auf Wohlgeformtheit und Gültigkeit zu überprüfen und die Daten geeignet aufzubereiten (d. h. in einer bestimmten Weise intern darzustellen). Eine Anwendung kann dann über eine geeignete Schnittstelle auf diese interne Darstellung zugreifen und das Dokument in einer bestimmten Weise verarbeiten (z. B.: erzeugt ein Browser eine grafische Seitendarstellung). Die Verarbeitung legt demnach erst die Bedeutung (Semantik) des Dokuments fest.

109 Grafische Aufbereitung (Festlegung der Semantik)
Beispiel: Browser Parser OK! <?xml version="1.0" encoding="ISO "?> <!DOCTYPE html [ ] > <html> <head> <title>Test</title> </head> <body> <h1>Weiterbildung am IFB</h1> ... </html> Syntax- Analyse Grafische Aufbereitung (Festlegung der Semantik) Anwendung

110 Beispiel: Automatensimulator
Eingabewort: <?xml version="1.0"?> <!-- Created with JFLAP 4.0b13. --> <structure> <type>fa</type> <!--The list of states.--> <state id="0"> <x>60.0</x> <y>59.0</y> <initial /> </state> <!--The list of transitions.--> <transition> <from>2</from> <to>3</to> <read>c</read> </transition> </structure> Parser OK! Syntax- Analyse Simulation Anwendung Ergebnis: ok!

111 Realisierung: Verweissucher
Die Verarbeitung von XML-Dokumenten soll hier zunächst mit einer einfachen Anwendung verdeutlicht werden. Ein Verweissucher soll in einer XHTML-Seite sämtliche Verweise suchen und in Form einer Liste als Ergebnis zurückgeben. <?xml version="1.0" encoding="iso " ?> <!DOCTYPE html ...> <html xmlns="...l" xml:lang="de"> <head> <title>BurgGymnasium | Home</title> </head> <body> <div id="headerlinks"> <h1>BurgGymnasium<br />Kaiserslautern</h1> </div> ... Verweissucher ...

112 Realisierung: Verweissucher
Der folgende Quelltext zeigt eine Implementierung in Python. <?xml version="1.0" encoding="iso " ?> <!DOCTYPE html ...> <html xmlns="...l" xml:lang="de"> <head> <title>BurgGymnasium | Home</title> </head> <body> <div id="headerlinks"> <h1>BurgGymnasium<br />Kaiserslautern</h1> </div> ... # verweissucher1.py from xml.dom.minidom import * dokument = parse("BurgGymnasiumHome.htm") def verweissuche(): verweisknoten = dokument.getElementsByTagName("a") verweisliste = [] for knoten in verweisknoten: verweisliste = verweisliste + [knoten.getAttribute("href")] return verweisliste # Test for verweis in verweissuche(): print verweis Verweissucher ...

113 Realisierung: Automatensimulator
Um einen Einblick in die Verarbeitung von XML-Dokumenten zu gewinnen, soll hier ein eigener Automatensimulator entwickelt werden, der XML-Automatenbeschreibungen verarbeiten kann. <?xml version="1.0"?> <!-- Created with JFLAP 4.0b13. --> <structure> <type>fa</type> <!--The list of states.--> <state id="0"> <x>60.0</x> <y>59.0</y> <initial /> </state> <state id="1"> <x>147.0</x> <y>59.0</y> </state> <!--The list of transitions.--> <transition> <from>2</from> <to>3</to> <read>c</read> </transition> </structure> Simulator Ok!

114 Vorgehensweise Schritt 1: Strukturbaum erzeugen
<?xml version="1.0"?> <!-- Created with JFLAP 4.0b13. --> <structure> <type>fa</type> <!--The list of states.--> <state id="0"> <x>60.0</x> <y>59.0</y> <initial /> </state> state x #text: 60.0 type #text: fa #comment: #document Id: 0 y #text: 59.0 initial structure Schritt 1: Strukturbaum erzeugen Schritt 2: Auf die Knoten des Strukturbaums zugreifen

115 Erzeugung des Strukturbaums
<?xml version="1.0"?> <!-- Created with JFLAP 4.0b13. --> <structure> <type>fa</type> <!--The list of states.--> <state id="0"> <x>60.0</x> <y>59.0</y> <initial /> </state> state x #text: 60.0 type #text: fa #comment: #document Id: 0 y #text: 59.0 initial structure Zunächst wird der XML-Quelltext mit Hilfe eines Parsers verarbeitet. Dabei wird ein sog. DOM-Objekt erzeugt, das den gesamten Strukturbaum verwaltet. >>> from xml.dom.minidom import * >>> dokument = parse(".../ DA1.jff") >>> dokument <xml.dom.minidom.Document instance at 0x0118AE40> Python DOM: Document Object Model (W3C-Standard)

116 Zugriff auf den Wurzelknoten
Dokument-knoten state x #text: 60.0 type #text: fa #comment: #document Id: 0 y #text: 59.0 initial structure Wurzel-knoten >>> from xml.dom.minidom import * >>> dokument = parse(".../ DA1.jff") >>> dokument <xml.dom.minidom.Document instance at 0x0118AE40> >>> wurzel = dokument.documentElement >>> wurzel <DOM Element: structure at 0x1190c88> Wurzelknoten

117 Aufgabe >>> from xml.dom.minidom import * >>> dokument = parse(".../ DA1.jff") >>> dokument <xml.dom.minidom.Document instance at 0x0118AE40> >>> wurzel = dokument.documentElement >>> wurzel <DOM Element: structure at 0x1190c88> >>> wurzel.nodeName u'structure' Testen Sie die Erzeugung des DOM-Objekts. Achten Sie darauf, den Pfad zur XML-Datei richtig einzugeben.

118 Navigation im Strukturbaum
Dokument-knoten #document #comment: Element-knoten structure Text- knoten type ParentNode #text: fa Operationen: Attribut- knoten #comment: state Id: 0 FirstChild x PreviousSibling #text: 60.0 y LastChild #text: 59.0 initial NextSibling state Id: 1 Grafik aus: Introducing the Document Object Model using OpenXML (Part 1) by Craig Murphy

119 Navigation im DOM-Baum
>>> wurzel.firstChild <DOM Text node " "> >>> wurzel.firstChild.nextSibling <DOM Element: type at 0x1190d28> >>> wurzel.firstChild.nextSibling.nextSibling >>> wurzel.firstChild.nextSibling.nextSibling.nextSibling <DOM Comment node "The list o..."> Achtung: Zeilenumbrüche und Leerzeichen zwischen Tags werden mit zusätzlichen Text-Knoten erfasst.

120 Aufgabe >>> wurzel.firstChild <DOM Text node " "> >>> wurzel.firstChild.nextSibling <DOM Element: type at 0x1190d28> >>> wurzel.firstChild.nextSibling.nextSibling >>> wurzel.firstChild.nextSibling.nextSibling.nextSibling <DOM Comment node "The list o..."> Navigieren Sie sich durch den Baum bis zum ersten "state"-Knoten.

121 Navigation im DOM-Baum
>>> wurzel.childNodes [<DOM Text node " ">, <DOM Element: type at 0x1190d28>, <DOM Text node " ">, <DOM Comment node "The list o...">, <DOM Text node " ... ">] >>> wurzel.childNodes[2] <DOM Text node " "> >>> wurzel.childNodes[3] <DOM Comment node "The list o..."> >>> wurzel.childNodes[5] <DOM Element: state at 0x1190e40> >>> wurzel.childNodes[5].firstChild >>>

122 Aufgabe Navigieren Sie sich durch den Baum bis zum "initial"-Knoten.
>>> wurzel.childNodes [<DOM Text node " ">, <DOM Element: type at 0x1190d28>, <DOM Text node " ">, <DOM Comment node "The list o...">, <DOM Text node " ... ">] >>> wurzel.childNodes[2] <DOM Text node " "> >>> wurzel.childNodes[3] <DOM Comment node "The list o..."> >>> wurzel.childNodes[5] <DOM Element: state at 0x1190e40> >>> wurzel.childNodes[5].firstChild >>> Navigieren Sie sich durch den Baum bis zum "initial"-Knoten.

123 Zugriff auf die Knotendaten
>>> wurzel.childNodes[5] <DOM Element: state at 0x1190e40> >>> wurzel.childNodes[5].childNodes[1] <DOM Element: x at 0x1190f30> >>> wurzel.childNodes[5].childNodes[1].firstChild <DOM Text node "60.0"> >>> wurzel.childNodes[5].childNodes[1].firstChild.nodeValue u'60.0' >>> wurzel.childNodes[5].nodeName u'state' >>> wurzel.childNodes[5].nodeValue >>> Operationen: nodeName: Name des Knotens nodeValue: Wert des Knotens

124 Aufgabe >>> wurzel.childNodes[5] <DOM Element: state at 0x1190e40> >>> wurzel.childNodes[5].childNodes[1] <DOM Element: x at 0x1190f30> >>> wurzel.childNodes[5].childNodes[1].firstChild <DOM Text node "60.0"> >>> wurzel.childNodes[5].childNodes[1].firstChild.nodeValue u'60.0' >>> wurzel.childNodes[5].nodeName u'state' >>> wurzel.childNodes[5].nodeValue >>> Wie erhält man den neuen Zustand, wenn im Zustand "2" die Eingabe "c" erfolgt. Bestimmen Sie diesen neuen Zustand mit geeigneten Navigations- und Zugriffsoperationen.

125 Zugriff auf die Attributwerte
>>> wurzel.childNodes[5] <DOM Element: state at 0x1190e40> >>> wurzel.childNodes[5].attributes <xml.dom.minidom.NamedNodeMap object at 0x011B7F08> >>> wurzel.childNodes[5].attributes.item(0) <xml.dom.minidom.Attr instance at 0x01190E90> >>> wurzel.childNodes[5].attributes.item(0).nodeValue u'0' >>> wurzel.childNodes[5].attributes.item(0).nodeName u'id' Operationen: attributes: Attributobjekte item(...): Zugriff auf den ...-ten Knoten

126 Aufgabe Wie erhält man den Attributwert des zweiten Zustands?
>>> wurzel.childNodes[5] <DOM Element: state at 0x1190e40> >>> wurzel.childNodes[5].attributes <xml.dom.minidom.NamedNodeMap object at 0x011B7F08> >>> wurzel.childNodes[5].attributes.item(0) <xml.dom.minidom.Attr instance at 0x01190E90> >>> wurzel.childNodes[5].attributes.item(0).nodeValue u'0' >>> wurzel.childNodes[5].attributes.item(0).nodeName u'id' Wie erhält man den Attributwert des zweiten Zustands?

127 Bestimmung des Anfangszustands
from xml.dom.minidom import * dokument = parse("...") def anfangszustand(): wurzel = dokument.documentElement for knoten1 in wurzel.childNodes: if knoten1.nodeName == "state": for knoten2 in knoten1.childNodes: if knoten2.nodeName == "initial": return knoten1.attributes.item(0).nodeValue print anfangszustand() Pfad / Dateiname ergänzen!

128 Aufgabe Ergänzen Sie die Funktionsdefinitionen.
def naechsterZustand(zustand, eingabe): ... # liefert den Folgezustand, wenn bei dem gegebenem Zustand die # Eingabe verarbeitet wird. def endzustand(zustand): # liefert den Wert True / False, wenn der eingegebene Zustand # ein / kein Endzustand ist Ergänzen Sie die Funktionsdefinitionen.

129 Lösungsvorschläge def naechsterZustand(zustand, eingabe):
wurzel = dokument.documentElement for knoten1 in wurzel.childNodes: if knoten1.nodeName == "transition": for knoten2 in knoten1.childNodes: if knoten2.nodeName == "from": hfrom = knoten2.firstChild.nodeValue if knoten2.nodeName == "to": hto = knoten2.firstChild.nodeValue if knoten2.nodeName == "read": hread = knoten2.firstChild.nodeValue if (hfrom == zustand) and (hread == eingabe): return hto return "?" def endzustand(zustand): wurzel = dokument.documentElement for knoten1 in wurzel.childNodes: if knoten1.nodeName == "state": if knoten1.attributes.item(0).nodeValue == zustand: for knoten2 in knoten1.childNodes: if knoten2.nodeName == "final": return True return False

130 Simulator # automatensimulator2.py from xml.dom.minidom import *
dokument = parse("D:/Python/XML/ DA1.jff") def anfangszustand(): ... def naechsterZustand(zustand, eingabe): def endzustand(zustand): def verarbeiten(zeichenkette): zustand = anfangszustand() for zeichen in zeichenkette: zustand = naechsterZustand(zustand, zeichen) if endzustand(zustand): return True else: return False # Test print print

131 DOM-Schnittstelle "Das Document Object Model (DOM) ist eine Programmierschnittstelle (API) für den Zugriff auf HTML- oder XML-Dokumente. Sie wird vom World Wide Web Consortium definiert. Im Sinne der objektorientierten Programmierung besteht das DOM aus einem Satz von Klassen zusammen mit deren Methoden und Attributen. Es erlaubt Computerprogrammen, dynamisch den Inhalt, die Struktur und das Layout eines Dokuments zu verändern." Siehe: state x #text: 60.0 type #text: fa #comment: #document y #text: 59.0 initial structure PreviousSibling LastChild ParentNode NextSibling Id: 0 Id: 1 FirstChild DOM-Knotenbaum

132 DOM-Schnittstelle state x #text: 60.0 type #text: fa #comment:
#document y #text: 59.0 initial structure PreviousSibling LastChild ParentNode NextSibling Id: 0 Id: 1 FirstChild Attribute der Klasse "Node": childNodes Returns a NodeList of child nodes for a node firstChild Returns the first child of a node lastChild Returns the last child of a node nextSibling Returns the node immediately following a node nodeName Returns the name of a node, depending on its type nodeType Returns the type of a node nodeValue Sets or returns the value of a node, depending on its type parentNode Returns the parent node of a node previousSibling Returns the node immediately before a node ... (siehe:

133 Delphi-Implementierung
„Open XML is a collection of XML and Unicode tools and components for the Delphi/Kylix™ programming language. All packages are freely available including source code.“ Siehe:

134 Delphi-Anwendung Eine Delphi-basierte Implementierung eines Automatensimulators unter Verwendung von OpenXML finden Sie in den Materialien zum Weiterbildungslehrgang X: Weitere Hinweise zur Benutzung von OpenXML finden Sie hier: Mit anderen gängigen Programmiersprachen kann man natürlich auch auf den DOM-Baum zugreifen. Wie das mit JavaScript geht wird hier gezeigt:

135 XML im Informatikunterricht
Teil 8 XML im Informatikunterricht

136 Muss man das alles wissen?
ObjektOrientierteAnalyse L/S QueryByExample QbE OOA RivestShamirAdleman FTP CyclicRedundancyCheck RSA FileTranferProtocol CRC RequestForComment PBM RFC SQL PortableBitMap StructuredQueryLanguage GeneralPublicLicense POP GPL PostOfficeProtocol XML eXtensibleMarkupLanguage

137 Lehrplan für das Grundfach Informatik
fundamentale Idee unterrichtliche Umsetzung XML

138 Darstellung mit formalen Sprachen
Fundamentale Ideen Eine fundamentale Idee bzgl. einer Gegenstandsbereichs ist ein Denk-, Handlungs-, Beschreibungs- oder Erklärungsschema, das in verschiedenen Gebieten des Bereichs vielfältig anwendbar oder erkennbar ist. (Horizontalkriterium) auf jedem intellektuellen Niveau aufgezeigt und vermittelt werden kann. (Vertikalkriterium) in der Entwicklung des Bereichs deutlich wahrnehmbar ist und längerfristig relevant bleibt. (Zeitkriterium) einen Bezug zu Sprache und Denken des Alltags und der Lebenswelt besitzt. (Sinnkriterium) fachliche Bedeutung fachliche Bedeutung Vermittelbarkeit Vermittelbarkeit Vgl.: Schubert / Schwill: Didaktik der Informatik, S. 86 ff Nach: J. S. Bruner: The Process of Education Darstellung mit formalen Sprachen

139 Fachgegenstand → Lerngegenstand
Klasse 1: Anwendung auch außerhalb der Informatik (Bsp.: Problemlösestrategie) Klasse 2: Charakteristisch für alle Informatiksysteme (Bsp.: Komplexität) Klasse 3: Relevant für eine Klasse von Informatiksystemen (Bsp.: Datenstruktur) Klasse 4: Relevant für ein spezielles System (Bsp.: Syntax einer Programmiersprache) Je weiter oben / unten ein Fachgegenstand in der Klassifikation eingeordnet werden kann, desto eher / weniger eignet er sich als Lerngegenstand. Formale Sprachen Validierer XML ODF Nach P. Hubwieser: Didaktik der Informatik, S. 83 ff Inhaltliche Ausrichtung des Unterrichts an fundamentalen Fachkonzepten der Informatik

140 Problemorientierter Unterricht
Gestaltung problemorientierter Lernumgebungen Situiert und anhand authentischer Probleme lernen: Lernen an aktuelle Probleme, authentische Fälle oder persönliche Erfahrungen anknüpfen. In multiplen Kontexten lernen: Gelerntes in unterschiedlichen Anwendungssituationen erproben. Unter multiplen Perspektiven lernen: Gelerntes unter verschiedenen Sichtweisen betrachten. In einem sozialen Kontext lernen: Probleme gemeinsam mit einem Partner oder in einer Gruppe bearbeiten. ... Siehe: Hense, Mandl, Gräsel: Problemorientiertes Lernen. In. CuU 44/2001, S. 6ff. Orientierung an konkreten Problemstellungen bei der Gestaltung des Unterrichts.

141 Kompetenzorientierter Unterricht
Kompetenz: erlernbare, kognitive Fähigkeit, bestimmte Probleme zu lösen bzw. die Bereitschaft, diese Fähigkeit in variablen Situationen verantwortungsvoll und erfolgreich zu nutzen Ein Schüler besitzt also dann Kompetenz, wenn er seine Fähigkeiten nutzen kann, auf vorhandenes Wissen zurückgreifen und sich auch neues Wissen beschaffen kann, zentrale Zusammenhänge des jeweiligen Faches versteht, angemessene Handlungsentscheidungen treffen kann, bei der Durchführung der Handlung auf verfügbare Fähigkeiten zurückgreift, diese Gelegenheiten zum Sammeln von Erfahrungen nutzt und aufgrund handlungsbegleitender Kognitionen genügend Motivation zu angemessenem Handeln hat. Information zur Weiterverarbeitung in Informatiksystemen aufbereiten ... (Grundfach-LP) Siehe: Hense, Mandl, Gräsel: Problemorientiertes Lernen. In. CuU 44/2001, S. 6ff. Kompetenzentwicklung erfordert handlungsorientierte Auseinandersetzung mit Fachkonzepten in geeigneten (speziellen) Kontexten

142 Thesen XML ist heute schon Standard bei der strukturierten Darstellung von Information und sollte daher im IU thematisiert werden. XML ist die Basis von XHTML (DOCTYPE ...). Eine kurze Behandlung trägt zum vertieften Verständnis von XHTML bei. XML ist ein guter Ausgangspunkt zur Behandlung des Themas "formale Sprachen" (Grammatik, Parser, ...). XML kann (im LK) als Ausgangspunkt zur Behandlung des Themas "Bäume" genutzt werden. Mit XML können fundamentale Ideen der Informatik mit sehr aktuellen Unterrichtsbeispielen (WML, ...) behandelt werden ("IU am Puls der Zeit").

143 Literaturhinweise Folgende Materialien wurden hier benutzt:
J.-C. Hanke: XML leicht & verständlich. KnowWare. H. Vonhoegen: Einstieg in XML. Galileo Computing 2005. G. Born: XML. Markt+Technik 2005. M. Näf: Einführung in XML. M. Jeckle: Vorlesung XML. XML in 10 Punkten: SELFHTML: Weitere benutzte Materialien sind auf den jeweiligen Folien zitiert.


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