XML-Programmierung mit XDuce

Bearbeitet von:

Daniel Beck

Taoufik Romdhane

Logische Aspekte von XML

Proseminar im Sommersemester 2003

Prof. Gert Smolka

2

Inhalt

Was ist XDuce? Typaspekte Pattern Matching Restriktionen und Probleme Zusammenfassung

3

Was ist XDuce?

Man spricht “Transduce” aus ;) Eine funktionale Programmiersprache Typen sehen der DTD ähnlich aus

(Document Type Definition) XML Dokumente sind Werte Statisch typisiert

4

TypaspekteBeispiel

Typdefinition für ein Adressbuch :type Addrbook = addrbook[(Name, Addr, Tel?)*]type Name = name[String]type Addr = addr[String]type Tel = tel[String]

Entsprechendes DTD:<!ELEMENT addrbook (name, addr, tel?)*><!ELEMENT name #PCDATA><!ELEMENT addr #PCDATA><!ELEMENT tel #PCDATA>

5

Typen

Mächtiges Typsystem: Typen werden als reguläre Ausdrücke angegeben (DTD)

Typsystem entspricht den regulären Baumautomaten

Strukturelles Subtyping Statisches Typechecking Typen als Menge von Werten

6

Typdefinition

T ::= X VariableB Basistyp() leere Sequenzl[T] LabelT,T KonkatenationT|T Vereinigung

7

Was ist mit *, + und ?

Kleenesche Stern wird rekursiv definiert:T* = T,T* | ()

+ und ? sind Abkürzungen für:T+ = T,T*T? = T|()

8

Typen als Menge von Werten

Funktion [[.]]: nimmt einen Typ und eine Umgebung ρ, die Typvariablen auf

Mengen von Werten bildet gibt eine Menge von Werte zurück

9

Subtyping-Relation

Es gibt Typen, die in andere „enthalten“ sind (Teilmenge-Relation):a <: a+a „ist Teilmenge von“ a+

Ein Typ ist ein Subtyp von einem anderen, wenn der erste eine Teilmenge vom letzten beschreibt

Die Werte die links enthalten sind, sind auch rechts enthalten

10

Subtyping-RelationAddressbuch-Beispiel (1) Beispiel: Der Wert „mybook“

val mybook = addrbook[

name[“Peter”], addr[“Berlin”],name[“Hans”], addr[“Bonn”], tel[“123-34-2312”]]

Zur Erinnerung: Definition vom Typ Addressbuch:type Addrbook = addrbook[(Name, Addr, Tel?)*]type Name = name[String]type Addr = addr[String]type Tel = tel[String]

11

Subtyping-RelationAddressbuch-Beispiel (3) Kann man dem Wert „mybook“ den Typ „Addrbook“

zuweisen?val mybook =

addrbook[name[“Peter”], addr[“Berlin”],name[“Hans”], addr[“Bonn”], tel[“123-34-2312”]]

„mybook“ hat den Typ:addrbook[Name,Addr,Name,Addr,Tel]

Und:addrbook[Name,Addr,Name,Addr,Tel]

<: addrbook[(Name,Addr,Tel?)*] := Addrbook

12

Typrekursion

Bis jetzt wurde das Typsystem als kontextfreie Sprache definiert

Aber: Subtyping wäre dann nicht entscheidbar

Deswegen: Restriktion auf Rechts-Rekursion

Jetzt: gleich mächtig mit den regulären Baumautomaten

13

Pattern Matching

Sehr ähnlich zu dem aus ML, aber durch reguläre Ausdrücke mächtiger

Beispiel: erstes Tripel findenfun firstTriple: (Name,Addr,Tel?)* -> (Name,Addr,Tel)? = ps:(Name,Addr)* , t:(Name,Addr,Tel), rest:(Name,Addr,Tel?)* -> t | whole:(Name,Addr,Tel?)* -> ()

Pattern Matching besteht aus 2 Fälle: (Name ,Addr)* werden übersprungen, t wird das erste

Tripel zugewiesen Sonst gibt der zweite Fall () zurück.

14

Pattern MatchingRegeln

1. „first matching policy“: Ambiguität:

ps:(Name,Addr)* -> ps| t: (Name,Addr) -> t

Mehrere Patterns "matchen" dieselbe Eingabe

Lösung: Nimm erstes passendes Pattern

15

Pattern MatchingRegeln1. „longest match“:

Ambiguität:ps:(Name,Addr,Tel?)*,t:(Name,Addr,Tel), rest:(Name,Addr,Tel?)*

Ein Pattern kann eine Eingabe unterschiedlich „matchen“ Welcher Tripel ist nun mit t gemeint?

Lösung: Das früher auftretende Pattern hat höhere Priorität Jedes Pattern darf so viel wie möglich „matchen“ Deswegen „matcht“ t das letzte Tripel in der Eingabe

16

Pattern MatchingExhaustiveness Mit Subtyping wird geprüft, ob ein Pattern

erschöpfend („exhaustive”) ist Im Beispiel der Tripelsuche:

fun firstTriple: (Name,Addr,Tel?)* -> (Name,Addr,Tel)?

= ps:(Name,Addr)* , t:(Name,Addr,Tel), rest:(Name,Addr,Tel?)* -> t

| whole:(Name,Addr,Tel?)* -> ()

Muss folgendes gelten:(Name,Addr,Tel?)* <: ((Name,Addr)*,(Name,Addr,Tel),(Name,Addr,Tel?)*)

| (Name,Addr,Tel?)*

17

Restriktionen der Sprache

XDuce wird weiter entwickelt. Zur Zeit fehlen wichtige Features:Funktionen höherer OrdnungPolymorphismus Parametrisierte Typen (Typkonstruktoren)…

18

Probleme der Sprache

Pattern- und Typsystem gleich mächtig wie Baumautomaten

Operationen sind sehr teuer (Typechecking: EXPTIME)

19

Zusammenfassung

Funktionale und typisierte Sprache mit XML-Dokumenten als primitive Werte

Schwerpunkte: Strukturelle Typen mit regulären Ausdrücken Pattern Matching mit regulären Ausdrücken

Was noch fehlt: (geplant) Funktionen hoeherer Ordnung (Parametrischer) Polymorphismus Object-Orientierte Features (wie in den XML

Spezifikationen vom W3C) Effizienz?

20

Anwendungen

Beispiele von Progammen, die in XDuce geschrieben sind:

HTML2Latex : Ein Konverter (264 Zeilen)

Diff: zeigt an ob sich eine XML Datei verändert hat (300 Zeilen)

21

Alternativen zu XDuce

CDuce Basiert auf XDuce First-class Funktionen Noch besseres Pattern Matching Subtyping-Algorithmus ohne Backtracking Man kann auch Typen unter Schnitt, und Komplement bilden

YAT vom Prinzip her XDuce sehr nah

XMLambda Funktionen höherer Ordnung Parametrisches Polymorphismus

22

Referenzen

Haruo Hosoya and Benjamin C. Pierce: Regular expression pattern matching for XML. A typed XML processing language (preliminary report). Unter : http://xduce.sourceforge.net/papers.html

Uwe Schöning, Theoretische Informatik – kurzgefasst.

Um mehr über XDuce zu wissen: xduce.sourceforge.net/

XMLambda www.cse.ogi.edu/~mbs/pub/xmlambda/