XML und Datenbanken - Einführung - Meike Klettke Universität Rostock Fakultät für Informatik und...

XML und Datenbanken - Einführung -

Meike Klettke

Universität Rostock

Fakultät für Informatik und Elektrotechnik

[email protected]

www.xml-und-datenbanken.de

Meike Klettke


ISID: “XML und Datenbanken”

1) Einführung2

Inhalt der ersten Vorlesung

Einführung W3C Zeitliche (historische ) Entwicklung Eigenschaften von semistrukturierten Dokumenten /XML XML und Datenbanken Anwendungsszenarien im Bereich XML und Datenbanken

– Jeweils: Überblick und Teilaufgaben

aus den Teilaufgaben abgeleitet

Inhalte der Vorlesung Weiterführende Literatur

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen

- Inhalte der Vorlesung-- Literatur

Meike Klettke



1) Einführung3

1) Motivation

XML - EXtensible Markup Language

Markup-Sprache

- mark up – ursprünglich aus dem Verlagswesen, Anweisungen an den Setzer

- Daten und Informationen über die Daten

in einem Dokument durch das World Wide Web Consortium (W3C)

entwickelt gut lesbar häufig eingesetztes Austauschformat

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


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1) Einführung4

2) Das W3C

(World Wide Web Consortium) Über 400 Mitgliederorganisationen Schaffung von allgemeinen Protokollen für das WWW, um die

Interoperabilität von Anwendungen zu sichern Beispiele:

– XML– HTML– DOM– XPath– XML Schema– ...

“Leading the web to its full potential” Im Moment 98 Empfehlungen, 198 Vorschläge und Working Drafts

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


Meike Klettke



1) Einführung5

Prozess beim W3C

Note– (Vorschläge, noch außerhalb der Verantwortung des

W3C) Working Draft

– Aktuelle, noch laufende Arbeiten, werden noch nicht vom ganzen W3C getragen

Last Call Working Draft– sollen nach 3 Monaten in die nächste Phase übergehen

Candidate Recommondation– Für Testimplementierungen freigegeben

Recommondation

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


Meike Klettke



1) Einführung6

Das Phänomen XML

„XML is the ASCII of the 21th century.“ „XML is the ASCII of the Web“

Henry Thompson (1999)

Warum dann diese Popularität ?

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


Meike Klettke



1) Einführung7

Man verspricht sich von XML

Branchenübergreifende Standardisierung Weltweiter Datenaustausch (write once, read everywhere)

XML ist eine Metasprache zur Definition von Sprachen– Bekannte Beispiele: MathML, ChessML, XUL (User

Interfaces), CellML, Gene Expression Markup Language, Chemical Markup Language, XML/EDI, UN/EDIFACT

– Gegenwärtig etwa 500 auf den Webseiten von Robin Cover

Dazu kommen zahlreiche selbstdefinierte Formate(und damit hört die Universalität auch schon auf)

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


Meike Klettke



1) Einführung8

…

It takes ten minutes to understand (base) XML, and then ten

month to understand the new technologies hung around it.

(Peter Chen)

wir werden XML-Syntax länger als 10 Minuten ansehen … aber keine 10 Monate für weitere Technologien

verwenden,

das heißt: nur eine kleine Auswahl wird hier gezeigt

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


Meike Klettke



1) Einführung9

3) Zeitliche Entwicklung XML /1

Aus Neil Bradley: The XML companion

1997

1992

1960

1986

XML

HTML

SGML

WWW

InternetMarkup

Generalized

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


Meike Klettke



1) Einführung10

Zeitliche Entwicklung XML /2

Extensible Markup Language (XML), wurde am 10. Februar 1998 als Recommondation verabschiedet

ist also 7 Jahre alt unzählige weitere Empfehlungen basieren darauf und sind

viel später verabschiedet worden andere Bereiche sind noch in der Entwicklung (Bsp.

Anfragesprachen) Das Ganze ist immer noch ein dynamisches Gebiet.

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


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1) Einführung11

Zeitliche Entwicklung XML /3

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


W3C Empfehlungen

andere Vorschläge

noch in der Entwicklung

2001

1999

2000

XPath 1.0

Quilt

XUpdate

XMLSchema

XQuery 1.0XPath 2.0

2002

2004

2003

2005 Update-requirements

DOM, Level 3

XPointer

XLink

1997

1998XQL XML-QL

XML

DOM

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1) Einführung12

Technology Hype

(Rekonstruiert)

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


Zeit

Popularität(Häufigkeit der Verwendung) Gipfel der

übersteigerten Erwartungen

Ebene derProduktivität

Tal der Ernüchterung

Anstieg zur Wiederauferstehung

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1) Einführung13

Technology Hype /2003

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


XML-Query Language, XSL

XSLTRDFWSDL - Web Service Description Language

XML

Zeit

Popularität(Häufigkeit der Verwendung) Gipfel der

übersteigerten Erwartungen




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1) Einführung14


- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


Zeit

Popularität(Häufigkeit der Verwendung)

Gipfel der übersteigerten Erwartungen




WSDLSOAP

Außerhalb des Hype Cycle:XMLXML DBMSs

RDFXSLT

OWLSemantic Web

XQueryXML Data Integration Server

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1) Einführung15


- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


Zeit

Popularität(Häufigkeit der Verwendung)

Gipfel der übersteigerten Erwartungen




WSDLSOAP

Außerhalb des Hype Cycle:Semantic Web

RDFOWLXSLT

XQueryXML-Editoren

XML Data Integration ServersXML Topic Maps

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1) Einführung16

4) Dokumente ...

Eigentlich zur Kommunikation zwischen Menschen eingesetzt– Mensch – Mensch

• natürliche (menschliche) Sprache wird verwendet, beinhaltet komplexe und irreguläre Strukturen

Elektronische Verarbeitung: auch für die Kommunikation:– Computer – Computer

• Datenzentriert– Mensch – Computer

• Dokumentzentriert– XML kann zur Darstellung und zum Transport dieser

Informationen eingesetzt werden

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


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1) Einführung17

vor genauer Syntax: Beispiele für XML-Dokumente

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><rechnung kundennummer="k333063143">

<monatspreis>0,00</monatspreis><einzelverbindungsnachweis>

<verbindung><datum>26.2.</datum><zeit>19:47</zeit><nummer>200xxxx</nummer><einzelpreis waehrung="Euro">0,66</einzelpreis>

</verbindung><verbindung>

<datum>27.2.</datum><zeit>19:06</zeit><nummer>200xxxx</nummer><einzelpreis waehrung="Euro">0.46</einzelpreis>

</verbindung><verbindungskosten_gesamt waehrung="Euro">2.19</verbindungskosten_gesamt>

</einzelverbindungsnachweis></rechnung>

XML-Dokument, Beispiel

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


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1) Einführung18

XML-Dokument, Eigenschaften

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

Alle Dokumente sind gleich/ähnlich strukturiert (regulär) Informationen im XML-Dokument haben einen Datentyp

(getypt)

Für dieses Beispiel: Informationen könnten auch in einer Datenbank gespeichert werden

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


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1) Einführung19

Weitere XML-Dokumente

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

Semistrukturierte Informationen

Dokumentzentrierte Informationen

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


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1) Einführung20

Semistrukturierte Daten

Merkmale semistrukturierter Daten Die Struktur der Daten ist unregelmäßig. Das Schema ist implizit in den Daten enthalten. Die Struktur der Daten ist unvollständig. Das Schema ist flexibel. Das Schema ist relativ groß. Das Schema unterliegt häufigen Änderungen. Die Trennung zwischen Daten und Schema ist unscharf.

(nach Abiteboul, 1997)

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


Meike Klettke



1) Einführung21

Object Exchange Model (OEM) /1

Entwickelt zur Datenintegration, speziell für heterogene Quellen, nicht nur für strukturierte Daten

Modell enthält Informationen zu– Label,

– Type,

– Value und

– Object-ID der einzelnen Knoten.

book

&1

Neil Bradley The XML companion

titleauthor

Graphentherorie(in einfacher Form)

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


Meike Klettke



1) Einführung22

Object Exchange Model (OEM) /2

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

buch

&1

Meike Klettke Holger Meyer

XML & Datenbanken

title

authorauthor

buch

&2

Erhard Rahm Gottfried Vossen

Web & Datenbanken

titleeditor

editor

dpunkt.verlag

verlag verlag

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


Meike Klettke



1) Einführung23

XML-Dokument zur Darstellung semistrukturierte Informationen

<lexikon><eintrag stichwort="Information"> <herkunft>lat.</herkunft>

<erklaerung num="1">Auskunft, Nachricht, Mitteilung, Belehrung</erklaerung><erklaerung num="2"><siehe_auch>Fachinformation</siehe_auch></erklaerung><erklaerung num="3"><anwendung>Informatik:</anwendung> die formulierte Unterrichtung nicht nur von Menschen, sondern auch von Organisationen und techn. Einrichtungen über Sachverhalte, Ereignisse, Abläufe. Die <siehe_auch>Informationstheorie </siehe_auch> versteht unter Informatik ein Maß, das den Zeichen einer Nachricht zugeordnet ist.</erklaerung>...

</eintrag></lexikon>

Quelle der Inhalte: Der Brockhaus in fünf Bänden

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


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1) Einführung24

XML-Dokument, Eigenschaften

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

Alle Dokumente sind unterschiedlich strukturiert (irregulär) Informationen im XML-Dokument haben keinen oder einen

wechselnden Datentyp (ungetypt) XML-Dokumente können große Anteile von Volltext

enthalten

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


Str

uktu

r

Inha

lt

Layo

ut

XML

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1) Einführung25

XML-Dokumente ...

können sehr unterschiedlich aussehen dadurch Einsatzmöglichkeiten sehr weitgefächert Anwendungen unterscheiden sich auch stark

In vielen Anwendungen ist eine dauerhafte Speicherung erforderlich.

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


Meike Klettke



1) Einführung26

5) XML und Datenbanken

XML – Datenbanken –

Dokumentformat Systeme zur Speicherung

von großen Datenmengen

Speicherung

GenerierungDB-Anfragen,Updates,Indizierung

XML-Anfragen,Updates,Indizierung

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


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1) Einführung27

XML und Datenbanken /2

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

– Relationen/ XML-Dokumente

– SQL, XQuery

– Relationen/ XML-Dokumente

DB2

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


Meike Klettke



1) Einführung28

6) Anwendungsszenarien

Im Folgenden: Vorstellung von verschiedenen Anwendungsszenarien zur

Einführung und Motivation Betrachtung der bestehenden Teilaufgaben

anschließend folgt die Einordnung der Teilaufgaben in die Abschnitte der Vorlesung

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


Meike Klettke



1) Einführung29

a) XML und Content Management /1

Darstellung der logischen Struktur von Dokumenten Layoutinformationen davon separat

Abbildung von Roland Boendgen

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


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1) Einführung30

a) XML und Content Management /2

Teilaufgaben: Erstellung von Schemata Erstellung von XML-Dokumenten Speicherung von (dokumentzentrierten oder

semistrukturierten) XML-Dokumenten (Anfragerealisierung an XML-Dokumente) (Update von XML-Dokumenten) Transformation von XML-Dokumenten

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


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1) Einführung31

b) Speicherung datenzentrierter XML-Dokumente /1

Datenbank

AnfrageAbspeicherung

XMLAnfrage

XML-DokumenteSchema-beschreibung

Ergebnisse

119.3 9.4

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


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1) Einführung32

b) Speicherung datenzentrierter XML-Dokumente /2

Unterscheidung verschiedener XML-Dokumente

Speicherungsverfahren für datenzentrierte XML-Dokumente

(Ableitung von Schemainformationen aus XML-Dokumenten)

XML-Anfragesprachen Updatemöglichkeiten Schemaevolution

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


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1) Einführung33

c) Speicherung dokument-zentrierter XML-Dokumente /1

Speicherung

9.2 9.3

Ergebnisseoptionales

Anfrage

XMLAnfrageXML-Dokumente

Schema

Speicherung undIndizierung

Datenbank

Indizierung

11

10

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


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1) Einführung34

c) Speicherung dokument-zentrierter XML-Dokumente /2

Unterscheidung verschiedener XML-Dokumente

Speicherungsverfahren für dokumentzentrierte XML-Dokumente

Indizierungsverfahren XML-Anfragesprachen, Kombination mit Information-

Retrieval-Anfragen (Updatemöglichkeiten) (Schemaevolution)

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


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1) Einführung35

d) Speicherung von XML-Doku- menten in bestehende DB /1

XML-DokumenteSchema-beschreibung

Modellierung

Anfrage-

8

11

Speicherungrealisierung

9.4

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


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1) Einführung36

d) Speicherung von XML-Doku-menten in bestehende DB /2

Speicherungsverfahren für datenzentrierte XML-Dokumente (mit benutzerdefiniertem Mapping)

Ableitung von Schemainformationen aus XML-Dokumenten

Datenbank-Anfragesprachen

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


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1) Einführung37

e) Visualisierung von Datenbankinhalten /1

XML-Dokumente

Generierung

HTML

XSLTDatenbank

Schema-

beschreibung

Modellierung

8

6

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


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1) Einführung38

e) Visualisierung von Datenbankinhalten /2

(Erstellung eines Schemas)

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

Transformation der XML-Dokumente mit XSLT

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


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1) Einführung39

f) XML und Datenaustausch (EDI)

XML ist selbstbeschreibend Dadurch prädestiniert als Austauschformat

Abbildung von Roland Boendgen

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


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1) Einführung40

f) Electronic Data Interchange (EDI)

beschreibungSchema-

8Modellierung

XML-Dokumente

6 9Generierung

Abspeicherung

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


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1) Einführung41

f) Electronic Data Interchange (EDI) /2

Kombination beider Prozesse:

Generierung von XML-Dokumenten aus beliebigen Informationen (Datenbanken oder anderes gespeicherten oder erzeugten Informationen ) sowie

Speicherung von XML-Dokumenten in Datenbanken oder Auswertung durch andere Programme

- Einleitung

- W3C

- Historische

Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


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1) Einführung42

g) Kommunikation von Softwarekomponenten /1

Modellierung

XML-Dokumente

Schema-beschreibung

Generierung56.3

Programm Programm

XML-Pro-zessoren

8

- Einleitung

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Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

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- Anwendungen


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1) Einführung43

g) Kommunikation von Softwarekomponenten /2

Generieren von XML-Dokumenten durch Programme

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

(optional: Modellierung eines Schemas, das die XML-Dokumente beschreibt)

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1) Einführung44

Weitere Anwendungen

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

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

- Einleitung

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- semistruktukt.

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1) Einführung45

Vorteile von XML

Speicherung und Transport von Daten Im Gegensatz zu Relationen und Objekten ist kein

Serialisierungsprozess notwendig Erlaubt neben der Darstellung strukturierter Daten auch die

Darstellung semistrukturierter Inhalte Damit sehr vielfältig selbstbeschreibend

- Einleitung

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- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

- Anwendungen


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1) Einführung46

XML ist jedoch nicht geeignet:

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

Nach Mark Graves

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

- Einleitung

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1) Einführung47

... dabei bestehende Teilaufgaben

Content Management Electronic Data Interchange (EDI) Austausch von Daten zwischen verschiedenen Applikationen Darstellung und Verarbeitung semistrukturierter Dokumenten ...

Dauerhafte und sichere Speicherung von

XML-Dokumente kann dabei erforderlich sein.

„XML und Datenbanken“

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1) Einführung48

7) Weitere Themen der Vorlesung

Einführung – XML (XML, DTD) Übung: XML-Syntax, DTD am Rechner, Raum 113 XML-Prozessoren, XPath, XQuery Übung: XPath, XQuery am Rechner, Raum 113 Modellierung, XML-Schema Architektur von XML-Datenbanken, Speicherung von XML-

Dokumenten Indizierung Generierung von XML-Dokumenten aus Datenbanken (SQL/XML,

+XSLT) Updates und Evolution Systeme zur Speicherung und Anfrage (2)

- Einleitung

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Entwicklung

- semistruktukt.

Dokumente

- XML & DB

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1) Einführung49

8) Weiterführende Literatur

Meike Klettke, Holger Meyer: XML und Datenbanken, dpunkt.verlag, 2002

Harald Schöning: XML und Datenbanken, Hanser Verlag, 2002

Kazakos, Schmidt, Tomczyk: Datenbanken und XML, Springer Verlag, 2002

www.w3.org (Seite des W3C) www.rpbourret.com (Ronald Bourret) www.oasis-open.com/cover (Robin Cover) www.xml-und-datenbanken.de (Meike Klettke,

Holger Meyer)

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