1 querying xml: xquery h. schweppe und t. schlieder literatur: a. deutsch et. al. "a query...

1

Querying XML: XqueryQuerying XML: XqueryH. Schweppe und T. SchliederH. Schweppe und T. Schlieder

Literatur:Literatur:• A. Deutsch et. al. "A Query Language for XML"A. Deutsch et. al. "A Query Language for XML"

(www.w3.org/TR/NOTE-xml-ql-19980819)(www.w3.org/TR/NOTE-xml-ql-19980819)

• Jonathan Robie (ed.) "XQL (XML Query Language)"Jonathan Robie (ed.) "XQL (XML Query Language)"

(metalab.unc.edu/xql/xql-proposal.xml)(metalab.unc.edu/xql/xql-proposal.xml)

• A. Bonifati, S. Ceri: "Comparative Analysis of Five A. Bonifati, S. Ceri: "Comparative Analysis of Five

XML Query Languages" XML Query Languages" (SIGMOD Record, März 2000)(SIGMOD Record, März 2000)

• Fankhauser, P., Wadler, P.: XQuery TutorialFankhauser, P., Wadler, P.: XQuery Tutorial

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GliederungGliederung

• MotivationMotivation– Warum eigentlich XML-Anfragen??Warum eigentlich XML-Anfragen??– Einsatzgebiete von XML-AnfragesprachenEinsatzgebiete von XML-Anfragesprachen– Unterschied zu SQL/OQLUnterschied zu SQL/OQL

• Anfragesprachen für XMLAnfragesprachen für XML– HauptbestandteileHauptbestandteile– Reguläre PfadausdrückeReguläre Pfadausdrücke– SortierenSortieren– Quantifizierung, NegationQuantifizierung, Negation– SubqueriesSubqueries– Kombinieren von Quellen (Joins)Kombinieren von Quellen (Joins)– BewertungBewertung

Querying XML Motivation Einsatzgebiete SQL/OQL Anfragesprachen Hauptbestandteile Pfadausdrücke Sortieren Quantoren Subqueries QuellenKomb. Bewertung

XML und IR Struktur IR und QL für XML Path Expressions User Interfaces ApproXQL-Ansatz Datenmodell Anfragesprache Ähnlichkeit Enthaltensein

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Warum Query Languages für Warum Query Languages für XML?XML?

• Daten-ExtraktionDaten-Extraktion"Liefere alle Autoren aller Bücher""Liefere alle Autoren aller Bücher"

• Daten-TransformationDaten-Transformation"Erstelle ein neues Dokument mit den Autoren "Erstelle ein neues Dokument mit den Autoren aller Bücher"aller Bücher"

• Daten-KonversionDaten-Konversion""Restrukturiere ein XML-Dokument exportiert von Restrukturiere ein XML-Dokument exportiert von einem RDBMS in ein Dokument zum Import in ein einem RDBMS in ein Dokument zum Import in ein OODBMS"OODBMS"

• Daten-IntegrationDaten-Integration""Erstelle eine Sicht auf Daten, die zu Erstelle eine Sicht auf Daten, die zu unterschiedlichen DTDs gehören"unterschiedlichen DTDs gehören"



4

Warum nicht SQL/OQL Warum nicht SQL/OQL verwenden?verwenden?• Relationale/objektorientierte Daten sind Relationale/objektorientierte Daten sind

wohlstrukturiert:wohlstrukturiert:– Vorgegebenes SchemaVorgegebenes Schema– Daten werden passend zu Schema importiertDaten werden passend zu Schema importiert

• XML-Dokumente sind oft semistrukturiert:XML-Dokumente sind oft semistrukturiert:– Kein Schema vorhanden (Dokumente ohne DTD)Kein Schema vorhanden (Dokumente ohne DTD)– Wenig restriktive DTDWenig restriktive DTD

• SQL: Keine Unterstützung für BaumstrukturSQL: Keine Unterstützung für Baumstruktur• Keine/unzureichende Möglichkeiten, Schema-Keine/unzureichende Möglichkeiten, Schema-

Informationen anzufragenInformationen anzufragen• Keine/unzureichende Konstruktions-Keine/unzureichende Konstruktions-

OperatorenOperatoren• Keine SQL/OQL-Konstrukte zur Integration Keine SQL/OQL-Konstrukte zur Integration

von verschiedenen Quellenvon verschiedenen Quellen



5

BeispielBeispiel

"Erstelle eine Liste aller Abbildungen eines "Erstelle eine Liste aller Abbildungen eines Buches"Buches"

<figlist> <figlist> { for $f in document("book1.xml")//figure { for $f in document("book1.xml")//figure return <figure> return <figure> { $f/@* } { $f/@* } { $f/title }{ $f/title } </figure> } </figure> } </figlist> </figlist>

Selektion und Transformation!Selektion und Transformation!

6

Ergebnis: ein XML-Dokument, das so aussehen könnteErgebnis: ein XML-Dokument, das so aussehen könnte <figlist><figlist> <figure<figure height="400" width="400"> height="400" width="400">

<title>Traditional client/server <title>Traditional client/server architecturearchitecture </title> </title>

</figure></figure> <figure<figure height="200" width="500"> height="200" width="500">

<title>Graph representations of <title>Graph representations of structuresstructures </title> </title>

</figure</figure> > <figure<figure height="250" width ="400"> height="250" width ="400">

<title>Examples of Relations<title>Examples of Relations </title> </title> </figure></figure> </figlist> </figlist>

7

Anfragesprachen für XMLAnfragesprachen für XML

Vorgestellt und verglichen werdenVorgestellt und verglichen werden• XML-QLXML-QL

A. Deutsch, M. Fernandez, D. Florescu, A. Levy, D. A. Deutsch, M. Fernandez, D. Florescu, A. Levy, D. SuciuSuciuwww.w3.org/TR/NOTE-xml-ql-19980819www.w3.org/TR/NOTE-xml-ql-19980819

• XQLXQLJ. Robie (editor)J. Robie (editor)metalab.unc.edu/xql/xql-proposal.xmlmetalab.unc.edu/xql/xql-proposal.xml

• XQueryXQuery

W3C XML Query pageW3C XML Query page

http://http://wwwwww.w3..w3.orgorg/XML/Query./XML/Query.htmlhtml

http://www.research.avayalabs.com/~wadler/xml/http://www.research.avayalabs.com/~wadler/xml/



http://www.w3.org/XML/Query.html






8

Hauptbestandteile der Hauptbestandteile der SprachenSprachen• PatternPattern clause clause

– Matchen von (verschachtelten) ElementenMatchen von (verschachtelten) Elementen– Binden von VariablenBinden von Variablen

• FilterFilter clause clause– Vergleichen von Variablen mit Konstanten und Vergleichen von Variablen mit Konstanten und

VariablenVariablen

• ConstructorConstructor clause clause– Erzeugen von neuen XML-DokumentenErzeugen von neuen XML-Dokumenten

Xquery, XML-QL unterstützen alle drei Xquery, XML-QL unterstützen alle drei Konstrukte.Konstrukte.

XQL unterstützt Patterns und Filters, sowie XQL unterstützt Patterns und Filters, sowie implizit auch Constructors implizit auch Constructors (renaming, grouping)(renaming, grouping)



9

XQuery – die Sprache des XQuery – die Sprache des WebWebBeispieldatenBeispieldaten<bib> <bib> <book year="1999" isbn="1-55860-622-X"> <book year="1999" isbn="1-55860-622-X">

<title>Data on the Web</title> <title>Data on the Web</title> <author>Abiteboul</author> <author>Abiteboul</author> <author>Buneman</author> <author>Buneman</author> <author>Suciu</author> <author>Suciu</author>

</book> </book> <book year="2001" isbn="1-XXXXX-YYY-<book year="2001" isbn="1-XXXXX-YYY-

Z"> Z"> <title>XML Query</title> <title>XML Query</title> <author>Fernandez</author> <author>Fernandez</author> <author>Suciu</author> <author>Suciu</author>

</book></book> </bib></bib>

Datenmodell / SyntaxDatenmodell / SyntaxXMLXML Schema Schema <xsd:group name="Bib"> <xsd:group name="Bib"> <xsd:element name="bib"> <xsd:element name="bib"> <xsd:complexType> <xsd:complexType> <xsd:group ref="Book" minOccurs="0" <xsd:group ref="Book" minOccurs="0"

maxOccurs="unbounded"/> maxOccurs="unbounded"/> </xsd:complexType> </xsd:complexType> </xsd:element> </xsd:element> </xsd:group> </xsd:group> <xsd:group name="Book"> <xsd:group name="Book"> <xsd:element name="book"> <xsd:element name="book"> <xsd:complexType> <xsd:complexType> <xsd:attribute name="year" type="xsd:integer"/> <xsd:attribute name="year" type="xsd:integer"/>

<xsd:attribute name="isbn" type="xsd:string"/> <xsd:attribute name="isbn" type="xsd:string"/> <xsd:element name="title" type="xsd:string"/> <xsd:element name="title" type="xsd:string"/> <xsd:element name="author" type="xsd:string" <xsd:element name="author" type="xsd:string" maxOccurs="unbounded"/> maxOccurs="unbounded"/>

</xsd:complexType> </xsd:complexType> </xsd:element> </xsd:element> </xsd:group> </xsd:group>

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XQuery Algebra XQuery Algebra RepräsentationRepräsentation

type Bib = type Bib = bib [ Book{0, *} ] bib [ Book{0, *} ] type Book = book [ type Book = book [ @year [ Integer ] & @year [ Integer ] & @isbn [ String ], @isbn [ String ], title [ String ], title [ String ], author [ String ]{1, *} ] author [ String ]{1, *} ] let bib0 : Bib = bib let bib0 : Bib = bib [ book [ @year [ 1999 ], [ book [ @year [ 1999 ], @isbn [ "1-55860-622-X" ], @isbn [ "1-55860-622-X" ], title [ "Data on the Web" ], title [ "Data on the Web" ], author [ "Abiteboul" ], author [ "Abiteboul" ], author [ "Buneman" ], author [ "Buneman" ], author [ "Suciu" ] ], author [ "Suciu" ] ], book [ @year [ 2001 ], @isbn [ "1-XXXXX-YYY-Z" ], title [ "XML book [ @year [ 2001 ], @isbn [ "1-XXXXX-YYY-Z" ], title [ "XML

Query" ], author [ "Fernandez" ], author [ "Suciu" ] ] Query" ], author [ "Fernandez" ], author [ "Suciu" ] ] ] ]

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XQuery und SchemataXQuery und Schemata

Autoren und Bücher, die vor 2000 veröffentlich wurdenAutoren und Bücher, die vor 2000 veröffentlich wurden

schema http://www.example.com/booksschema http://www.example.com/books

namespace default = http://www.example.com/booksnamespace default = http://www.example.com/books

validatevalidate

<BOOKS>{<BOOKS>{

for $book in /BOOKS/BOOK[@YEAR < 2000] returnfor $book in /BOOKS/BOOK[@YEAR < 2000] return

<BOOK>{ $book/AUTHOR, $book/TITLE }</BOOK><BOOK>{ $book/AUTHOR, $book/TITLE }</BOOK>

}</BOOKS>}</BOOKS>

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XQueryXQuery

• GrundstrukturGrundstruktur ForFor Binden von Variablen an Mengen Binden von Variablen an Mengen For $t in document(For $t in document(http://...http://...) )

LetLet Binden eines Wertes an VariableBinden eines Wertes an Variable For $t = document(For $t = document(http://...http://...) )

WhereWhere Prädikat, wird je gebundenem Wert Prädikat, wird je gebundenem Wert

evaluiert evaluiert where where $t/$t/bookbook/@/@priceprice = "20" = "20"

Return Return Ergebniskonstruktor (manchmal: Ergebniskonstruktor (manchmal: dodo))

return $t/book/titlereturn $t/book/title SORTBY ($t/book/@price) SORTBY ($t/book/@price)

mailto:$t/book/@price




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ProjektionProjektion

Finde alle Autoren aller BücherFinde alle Autoren aller Bücher

//bib0/book/authorbib0/book/author

==> ==> author [ "Abiteboul" ], author [ "Abiteboul" ],

author [ "Buneman" ], author [ "Buneman" ],

author [ "Suciu" ],author [ "Suciu" ],

author [ "Fernandez" ], author [ "Fernandez" ],

author [ "Suciu" ] author [ "Suciu" ]

: author [ String ] {0, *} : author [ String ] {0, *} ::type of resulttype of result

Äquivalent zu entsprechendem XML-Äquivalent zu entsprechendem XML-DokumentDokument

15

Atomare DatenAtomare Daten

Alle Autoren, aber als WerteAlle Autoren, aber als Werte

book0/author/data()book0/author/data()

==> ==> "Abiteboul", "Abiteboul",

"Buneman","Buneman",

"Suciu" "Suciu"

: String {1, *} : String {1, *}

book0/@year/data()book0/@year/data()

==> 1999 : Integer ==> 1999 : Integer

Auch Benutzerdefinierte Auch Benutzerdefinierte Funktionen erlaubt!Funktionen erlaubt!

16

IterationIteration

forfor b in bib0/book b in bib0/book returnreturn book [ b/author, b/title ]book [ b/author, b/title ] ==> book [ ==> book [ author [ "Abiteboul" ], author [ "Abiteboul" ], author [ "Buneman" ], author [ "Buneman" ], author [ "Suciu" ], author [ "Suciu" ], title [ "Data on the Web" ] ], title [ "Data on the Web" ] ], book book [ author [ "Fernandez" ], [ author [ "Fernandez" ], author [ "Suciu" ], author [ "Suciu" ], title [ "XML Query" ] ] title [ "XML Query" ] ] : book [ author[ String ]{1, *}, : book [ author[ String ]{1, *},

title[ String ] ]{0, *} title[ String ] ]{0, *}

Semantisch wie "list Semantisch wie "list comprehension" (siehe Haskell):comprehension" (siehe Haskell):[(b.a,b.t)| b <- [book] ] where [(b.a,b.t)| b <- [book] ] where book... book...

17

TypableitungTypableitung

bib0/book : Book{0, *} bib0/book : Book{0, *}

b : Book b : Book

b/author : author [ String ]{1, *} b/author : author [ String ]{1, *}

b/title : title [ String ] b/title : title [ String ]

Type inference =>Type inference =>

: book [ author[ String ]{1, *}, title[ String ] ]: book [ author[ String ]{1, *}, title[ String ] ]{0, *}{0, *}

18

FilterFilter

• filter filter selektiert Teile des Arguments selektiert Teile des Arguments (eines xml-Baums) (eines xml-Baums)

Beispiel: Inhaltsverzeichnis: Beispiel: Inhaltsverzeichnis: <toc> { filter(document<toc> { filter(document ("cookbook.xml") //("cookbook.xml") // (section | section/title | section/title/text())) } (section | section/title | section/title/text())) } </toc></toc>

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SelektionSelektion

Bücher mit allen Elementen, die vor 2000 Bücher mit allen Elementen, die vor 2000 publiziert wurdenpubliziert wurden

for b in bib0/book for b in bib0/book wherewhere b/@year/data() <= 2000 b/@year/data() <= 2000 returnreturn

b b ==> book [ ==> book [

@year [ 1999 ], @year [ 1999 ], @isbn [ "1-55860-622-X" ], @isbn [ "1-55860-622-X" ], title [ "Data on the Web" ], title [ "Data on the Web" ], author [ "Abiteboul" ], author author [ "Abiteboul" ], author

[ "Buneman" ], [ "Buneman" ], author [ "Suciu" ] ] author [ "Suciu" ] ] : Book{0, *} : Book{0, *}

20

QuantifizierungQuantifizierung

Bücher, bei denen ein Autor "B..." heißt.Bücher, bei denen ein Autor "B..." heißt.

for b in bib0/book for b in bib0/book return return for a in distinct(b/author/data())for a in distinct(b/author/data()) where a = "Buneman" where a = "Buneman" returnreturn b b ==> book [ ==> book [

@year [ 1999 ],@year [ 1999 ], @isbn [ "1-55860-622-X" ], @isbn [ "1-55860-622-X" ],

title [ "Data on the Web" ], title [ "Data on the Web" ], author [ "Abiteboul" ], author [ "Abiteboul" ], author [ "Buneman" ], author [ "Suciu" ] ] author [ "Buneman" ], author [ "Suciu" ] ]

: Book{0, *} : Book{0, *}

21

Negierter ExistenzquntorNegierter Existenzquntor

Bücher, von denen "B..." kein Autor ist.Bücher, von denen "B..." kein Autor ist.for b in bib0/bookfor b in bib0/book return return where where emptyempty (for a in b/author (for a in b/author where a/data() = "Buneman" where a/data() = "Buneman" return return a) a) returnreturn b b ==> book [ ==> book [ @year [ 2001 ], @year [ 2001 ],

@isbn [ "1-XXXXX-YYY-Z" ], @isbn [ "1-XXXXX-YYY-Z" ], title [ "XML Query" ],title [ "XML Query" ], author [ "Fernandez" ], author author [ "Fernandez" ], author

[ "Suciu" ] [ "Suciu" ] ] : Book{0, *}] : Book{0, *}

22

...Quantifizierung...Quantifizierung

Alle Bücher, bei denen nur "B..." Autor Alle Bücher, bei denen nur "B..." Autor ist.ist.

for b in bib0/book for b in bib0/book returnreturn wwherehere emptyempty (for a in b/author (for a in b/author where a/data() <> "Buneman" where a/data() <> "Buneman" return return a) a) return return b b

==> () : Book{0, *}==> () : Book{0, *}

23

Binden von Werten (let) Binden von Werten (let)

Äquivalente Formulierung: Äquivalente Formulierung:

for b in bib0/book for b in bib0/book let nonbunemans = let nonbunemans =

(for a in b/author (for a in b/author where a/data() <> "Buneman" where a/data() <> "Buneman"

return return a) a)

where empty(nonbunemans) where empty(nonbunemans) returnreturn b b

24

VerbundVerbund

Erweitertes SchemaErweitertes Schematype Reviews =type Reviews =

reviews [ reviews [

book [ book [

title [ String ], title [ String ],

review [ String ] review [ String ]

]] {0, *} ] {0, *} ]

let review0 : Reviews = let review0 : Reviews =

reviews [ book [ title [ "XML Query" ], reviews [ book [ title [ "XML Query" ],

review [ "A darn fine book." ] ], review [ "A darn fine book." ] ],

book [ title [ "Data on the Web" ], book [ title [ "Data on the Web" ],

review [ "This is great!" ] ] ] review [ "This is great!" ] ] ]

25

Verbund (inner join)Verbund (inner join)

Titel, Autor und Review für jedes BuchTitel, Autor und Review für jedes Buch

for b in bib0/book for b in bib0/book return return

for r in review0/book for r in review0/book

where b/title/data() = r/title/data() where b/title/data() = r/title/data() returnreturn

book [ b/title, b/author, r/review ] book [ b/title, b/author, r/review ]

Wie "nested loop-join", Wie "nested loop-join", Semantik – nicht notwendig AusführungSemantik – nicht notwendig Ausführung

26

Restrukturierung und Restrukturierung und GruppierungGruppierung

Buchtitel gruppiert nach Autor. Buchtitel gruppiert nach Autor.

for a in for a in distinct(bib0/book/author/data()) distinct(bib0/book/author/data())

biblio [ biblio [

author[a], author[a],

for b in bib0/book for b in bib0/book return return

for a2 in b/author/data() for a2 in b/author/data()

where a = a2 where a = a2 returnreturn

b/title b/title ]]

27

XPath und XQueryXPath und XQuery

Return all authors of all booksReturn all authors of all books

/BOOKS/BOOK/AUTHOR/BOOKS/BOOK/AUTHOR

==

for $dot1 in $root/BOOKS for $dot1 in $root/BOOKS return return

for $dot2 in $dot1/BOOK returnfor $dot2 in $dot1/BOOK return

$dot2/AUTHOR$dot2/AUTHOR

28

UmformungsregelnUmformungsregeln

AssociativitAssociativitätät in XPath in XPath

BOOKS/(BOOK/AUTHOR)BOOKS/(BOOK/AUTHOR)

==

(BOOKS/BOOK)/AUTHOR(BOOKS/BOOK)/AUTHOR

AssociativitAssociativitätät in XQuery in XQuery

for $dot1 in $root/BOOKS returnfor $dot1 in $root/BOOKS return

for $dot2 in $dot1/BOOK returnfor $dot2 in $dot1/BOOK return

$dot2/AUTHOR$dot2/AUTHOR

==

for $dot2 in (for $dot2 in (

ffor $dot1 in $root/BOOKS returnor $dot1 in $root/BOOKS return

$dot1/BOOK$dot1/BOOK

) return) return $dot2/AUTHOR$dot2/AUTHOR

29

Xquery: "Core language"Xquery: "Core language"

//BOOKS/BOOKBOOKS/BOOK[@YEAR < 2000[@YEAR < 2000]/TITLE]/TITLE

==

for $book in /BOOKS/BOOK returnfor $book in /BOOKS/BOOK return

ifif (not(empty( (not(empty(

for $year in $book/@YEAR returnsfor $year in $book/@YEAR returns

if $year < 2000 then $year else ()if $year < 2000 then $year else ()

))))

) ) thenthen

$book/TITLE$book/TITLE

elseelse

()()

Abbildung von Abbildung von OberflächensyntaxOberflächensyntaxauf "core language"auf "core language"

30

Teil 3Teil 3 XML und Information XML und Information

RetrievalRetrievalT. SchliederT. Schlieder

31

GliederungGliederung

• Einbeziehung der Dokument-StrukturEinbeziehung der Dokument-Struktur

• XML-Anfragesprachen und IRXML-Anfragesprachen und IR– ProblemeProbleme– Lösungsansatz mit Regular Path ExpressionsLösungsansatz mit Regular Path Expressions– Lösungsansatz mit User InterfaceLösungsansatz mit User Interface

• Der ApproXQL-AnsatzDer ApproXQL-Ansatz– DatenmodellDatenmodell– AnfragespracheAnfragesprache– Ähnliche StrukturenÄhnliche Strukturen– Vages EnthaltenseinVages Enthaltensein



32

Grundprinzip des IRGrundprinzip des IR

• Grundprinzip des IR: Grundprinzip des IR: – Es gibt ein InformationsbedürfnisEs gibt ein Informationsbedürfnis– Gesucht sind Dokumente, die Gesucht sind Dokumente, die

Informationsbedürfnis befiedigenInformationsbedürfnis befiedigen

• MerkmaleMerkmale– vage Dokumentrepräsentation vage Dokumentrepräsentation

(Vergabe von Deskriptoren)(Vergabe von Deskriptoren)– vage Queryformulierung vage Queryformulierung

(Abbildung Informationsbedürfnis auf (Abbildung Informationsbedürfnis auf Keywords)Keywords)

– vage Abbildung von Query auf Dokument-vage Abbildung von Query auf Dokument-RepräsentationRepräsentation



33

Was ändert sich durch Was ändert sich durch Struktur?Struktur?

• StrukturStruktur– in den Dokumentenin den Dokumenten– in den Anfragenin den Anfragen

kann helfen, die kann helfen, die PräzisionPräzision der Anfragen zu der Anfragen zu erhöhen.erhöhen.

• Interpretation der StrukturInterpretation der Struktur– vagevage in Dokumenten, Query und Abbildung in Dokumenten, Query und Abbildung

– strengstreng in Dokumenten, Query und Abbildung in Dokumenten, Query und Abbildung

– strengstreng in Dokumenten, in Dokumenten, vagevage in Query und in Query und AbbildungAbbildung

-> unrealistisch, da Struktur in Dokumenten vorgegeben-> unrealistisch, da Struktur in Dokumenten vorgegeben

-> XML-Anfragesprachen, IR-Systeme für strukt. Dok.-> XML-Anfragesprachen, IR-Systeme für strukt. Dok.

-> Relevanz-Ranking schwierig (?)-> Relevanz-Ranking schwierig (?)



34

Vage Struktur-InterpretationVage Struktur-Interpretation

• Probleme mit dem Begriff "Relevance Probleme mit dem Begriff "Relevance Ranking"Ranking"– Dokument-Struktur vorgegeben (nicht vage)Dokument-Struktur vorgegeben (nicht vage)– Dokument-Struktur muß (teilweise) bekannt Dokument-Struktur muß (teilweise) bekannt

sein, um Anfrage zu formulierensein, um Anfrage zu formulieren

• KompromißKompromiß– Relevanzbewertung für den 'Inhaltsteil' von Relevanzbewertung für den 'Inhaltsteil' von

Anfragen und DokumentenAnfragen und Dokumenten– Ähnlichkeitsmaß für StrukturÄhnlichkeitsmaß für Struktur



35

XML-Anfragesprachen und XML-Anfragesprachen und IRIR

• Mächtigkeit von XML-Anfragesprachen Mächtigkeit von XML-Anfragesprachen höher als für IR nötighöher als für IR nötig– Formulieren von Anfrage schwierig und Formulieren von Anfrage schwierig und

aufwendigaufwendig– Kann durch Nutzer-Interfaces kompensiert Kann durch Nutzer-Interfaces kompensiert

werdenwerden

• Nutzer muß Dokumenten-Struktur kennenNutzer muß Dokumenten-Struktur kennen

• Restriktive Interpretation von Struktur und Restriktive Interpretation von Struktur und DatenDaten



36

Regular Path ExpressionsRegular Path Expressions

• Regular Path Expressions wurden Regular Path Expressions wurden eingeführt umeingeführt um

• mit struktureller Heterogenität mit struktureller Heterogenität umzugehenumzugehen

• Anfragen mit partieller Kenntnis der Anfragen mit partieller Kenntnis der Struktur zu erlaubenStruktur zu erlauben



37


"Ich möchte alle Bücher, "Ich möchte alle Bücher, die von Smith geschrieben die von Smith geschrieben worden sind."worden sind."

<<bookbook>> <<authorauthor>Smith</>Smith</authorauthor>> ......</</bookbook>>

<<bookbook>> <<editoreditor>Smith</>Smith</editoreditor>> ......</</bookbook>>

<<bookbook>> <<chapterchapter>> < <authorauthor>Smith</>Smith</authorauthor>> ...... </</chapterchapter>></</bookbook>>

<<bookbook>> <<chapterchapter>> < <texttext> ... Smith ... </> ... Smith ... </texttext> > </ </chapterchapter>> ......</</bookbook>>

Query 1Query 1 //bookbook//authorauthor="Smith"="Smith"

Query 2Query 2 //bookbook/(/(author author || editor editor)) [. [. ="Smith"]="Smith"]

Query 3Query 3 //bookbook//(//(author author || editor editor)) [. [. ="Smith"]="Smith"]

Query 4Query 4 //bookbook//[.="Smith"]//[.="Smith"]



38

Probleme:Probleme:

• Regular Path Expressions erfordernRegular Path Expressions erfordern– umfangreiche Kenntnis von Struktur und Inhalt umfangreiche Kenntnis von Struktur und Inhalt

der Dokumenteder Dokumente– Vertrautheit mit der Sprache (-Vertrautheit mit der Sprache (-

>Gelegenheitsnutzer)>Gelegenheitsnutzer)

• Alle Ergebnisse einer Query Alle Ergebnisse einer Query (mit Regular (mit Regular

Path Expressions)Path Expressions) werden gleich bewertet werden gleich bewertet (mit 'true')(mit 'true')




39

• User Interfaces machen den Nutzer User Interfaces machen den Nutzer mit der Dokumentenstruktur bekanntmit der Dokumentenstruktur bekannt

• Probleme:Probleme:– Anzeige der Anzeige der gesamten Strukturgesamten Struktur

führt zu "Information Overload" führt zu "Information Overload" Verringerung der Verringerung der Nutzerakzeptanz Nutzerakzeptanz

– Top-Down-NavigationTop-Down-Navigation führt evtl. führt evtl. zu Verlust von relevanten zu Verlust von relevanten Ergebnissen.Ergebnissen.

XML-Anfragesprachen und User XML-Anfragesprachen und User InterfacesInterfaces

bookbook

authorauthor

namename

editoreditor

chapterchapter++

++



40

LösungsansatzLösungsansatz

• Vereinfachtes DatenmodellVereinfachtes Datenmodell

• Einfache strukturierte AnfragenEinfache strukturierte Anfragen

• Unterstützung durch User InterfaceUnterstützung durch User Interface

• Klassische IR-Methoden für Dokument-Klassische IR-Methoden für Dokument-InhaltInhalt

• Ähnlichkeitsbewertung der StrukturÄhnlichkeitsbewertung der Struktur



41

DatenmodellDatenmodell

<<bookbook year year="1999"="1999">> <<authorauthor id id="a1"="a1">> <<namename>John >John BradleyBradley</</namename>> </</authorauthor>> ...... <<chapterchapter ref ref="a1"="a1">> <<authorauthor>>SmithSmith</</authorauthor>> <<sectionsection>> <<titletitle>>XMLXML</</titletitle>> ... ... </</sectionsection>> ...... </</chapterchapter>> ......</</bookbook>>

book

chapter

section

title

XML

author

name

John Bradley

author

Smith

{ year = "1999" }

PCDATA PCDATA

PCDATA

42

NormalisierungNormalisierung

book

chapter

section

title

XML

author

name

John Bradley

author

Smith

{ year = "1999" }

PCDATA PCDATA

PCDATA

• Entferne Entferne LinksLinks• Normalisiere AttributeNormalisiere Attribute



43


book

chapter

section

title

XML

author

name

John Bradley

author

Smith

PCDATA PCDATA

PCDATA

year

1999

• Normalisiere PCDATANormalisiere PCDATA




44


book

chapter

section

title

author

name author

year

1999

XML

Smith

Bradley

John

• Füge neue Wurzel hinzuFüge neue Wurzel hinzu





45


book

chapter

section

title

author

name author

year

1999

XML

Smith

Bradley

John

book

root

• Füge neue Wurzel hinzuFüge neue Wurzel hinzu





46

"Database""Database"

Anfragesprache (graph. Anfragesprache (graph. Interpretation)Interpretation)

• Eine Query ist ein gelabelter BaumEine Query ist ein gelabelter Baum• Kinder eines Knotens werden durch log. Kinder eines Knotens werden durch log.

Ausdruck verbundenAusdruck verbunden

bookbook

authauthoror

chapterchapter

"Smit"Smith"h"

titletitle

"XML""XML"

logischer Ausdrucklogischer Ausdruck

logischer Ausdrucklogischer Ausdruck

z.B. - Boolesche Logikz.B. - Boolesche Logik- Gewichtete - Gewichtete

SummeSumme



47

Was sind ähnliche Was sind ähnliche Strukturen?Strukturen?

articlearticle

authorauthor

bookbook

editoreditorähnlich?ähnlich?

bookbook

authorauthor

bookbook

chapterchapterähnlich?ähnlich?

authorauthor

QueryQuery DokumentDokument

bookbook

chapterchapter

bookbookähnlich?ähnlich?

authauthoror

authorauthor



48

Was sind ähnliche Was sind ähnliche Strukturen?Strukturen?

bookbook

authorauthor

bookbook

authorauthorähnlich?ähnlich?

authorauthor

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authorauthorähnlich?ähnlich?


titletitleANDAND

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bookbookähnlich?ähnlich?

xx

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authauthoror

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Verwandschaft zur Bio-Informatik Verwandschaft zur Bio-Informatik (Tree Edit Distance, Tree Alignment)(Tree Edit Distance, Tree Alignment)



49

Sinnvolle Sinnvolle ÄhnlichkeitsoperatorenÄhnlichkeitsoperatoren

articlearticle

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editoreditor


1. 1. Umbenennen von KnotennamenUmbenennen von Knotennamen (Element-, Attributnamen)(Element-, Attributnamen)

mit Hilfe von Kostenfunktionmit Hilfe von Kostenfunktion

Ähnlichkeit der NamenÄhnlichkeit der Namen• von Administrator festgelegt (DTD-Analyse)von Administrator festgelegt (DTD-Analyse)• gelernt (z.B. via Data-Mining)gelernt (z.B. via Data-Mining)



50


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chapterchapter


2. 2. Überspringen von Datenknoten Überspringen von Datenknoten mit Hilfe von Kostenfunktionmit Hilfe von Kostenfunktion

Kosten der KnotenKosten der Knoten• von Administrator festgelegt (DTD-Analyse)von Administrator festgelegt (DTD-Analyse)• gelernt (z.B. via Data-Mining)gelernt (z.B. via Data-Mining)

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51


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3. 3. Löschen von Query-KnotenLöschen von Query-Knotenin in semantisch sinnvollersemantisch sinnvoller weise. weise.

vages Enthaltenseinvages Enthaltensein

authorauthorchapterchapter



52

"Smith""Smith"

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chapterchaptertitletitle"XML""XML"


DokumentDokument

EnthaltenseinEnthaltensein


bookbook

authauthoror

chapterchapter

"Smit"Smith"h"

titletitle

"XML""XML"

QueryQuerylogischer Ausdruck 1logischer Ausdruck 1

logischer Ausdruck 2logischer Ausdruck 2



Annahme 1:Annahme 1:• Vater-Kind-KnotenVater-Kind-Knoten

modellierenmodellierenEnthaltenseinEnthaltensein



53

Vages EnthaltenseinVages Enthaltensein

authorauthor

"Smith""Smith"

bookbook

chapterchaptertitletitle"XML""XML"


DokumentDokument

Annahme 2:Annahme 2:• Nutzer Nutzer bevorzugtbevorzugt bestimmten Kontext bestimmten Kontext

Score :=Score :=ff(book["Smith","XML",Database"]) (book["Smith","XML",Database"])

ff(book/author["Smith"]) (book/author["Smith"]) ff(book/(book/

chapter["XML",Database"]) chapter["XML",Database"]) ff(book/chapter/titel["XML"])(book/chapter/titel["XML"])

gleichesgleicheschapterchapter

gleichesgleichesbookbook

Constraints:Constraints:

logischer Ausdruck 2logischer Ausdruck 2logischer Ausdruck 1logischer Ausdruck 1



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Zusammenfassung Teil 3Zusammenfassung Teil 3

• Dokumentstruktur erlaubt präzisere Dokumentstruktur erlaubt präzisere AnfragenAnfragen

• Nutzer muß Struktur partiell kennenNutzer muß Struktur partiell kennen

• Dokumentstruktur sollte vage interpretiert Dokumentstruktur sollte vage interpretiert werden (best matches first)werden (best matches first)

• Nicht alle strukturellen Ähnlichkeitsmaße Nicht alle strukturellen Ähnlichkeitsmaße sinnvollsinnvoll– SemantikSemantik– BerechnungskomplexitätBerechnungskomplexität



1 querying xml: xquery h. schweppe und t. schlieder literatur: a. deutsch et. al. "a query...

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