数据库系统概论课件：第16章 XML数据库

1、 中国人民大学信息学院 数据库系统概论An Introduction to Database System第十六章 XML数据库An Introduction to Database System第十六章 XML数据库16.1 概述16.2 XML简介16.3 XML数据模型16.4 SQL/XML16.5 小结An Introduction to Database System16.1 概述XML(eXtended Markup Language) 可扩展的标记语言用户可以定义自己的标记，用来描述文档的结构W3C(World Wide Web Consortium)在1998年制定的一项标准

2、，用于网上数据交换 是标准通用标记语言SGML的一个子集 An Introduction to Database System概述(续)XML在SGML和HTML的基础上发展起来的相对于HTML，XML具有如下的一些特点：更多的结构和语义 可扩展性自描述性 数据与显示分离简洁性An Introduction to Database System第十六章 XML数据库16.1 概述16.2 XML简介16.3 XML数据模型16.4 SQL/XML16.5 小结An Introduction to Database System16.2 XML简介一、XML说明(XML declaration)

3、对XML文档处理的环境和要求的说明必须在文档的第一行 例如：An Introduction to Database System二、元素元素(element)是XML文档的主要组成部分标记名区分大、小写开始于字母或下划线(_)，后面可以跟任意长度的字母、数字、句点(.)、连接符(-)、下划线或冒号 起始标记形式是，终止标记形式是嵌套有且只有一个根元素An Introduction to Database System元素(续) Beijing Library Database System Concepts 26.50 Kaily Jone Silen Smith Introduction t

4、o XML 18.80 Kaily Jone A Query language for XML 26.50 Kaily Jone 图16.1 一个XML文档示例An Introduction to Database System三、属性描述元素的有关信息格式为：如。属性值必须出现在单引号或双引号中一个元素可以有任意多个属性，每个属性取不同的属性名 An Introduction to Database System四、处理指令处理指令(processing instructions)是为使用一段特殊代码而设计的标记为处理XML文档的应用程序提供信息。组成：处理指令名称和数据其格式为。例如 An

5、 Introduction to Database System五、注释注释以结束注释可以在XML文档的任何地方插入 An Introduction to Database System六、良构的XML文档良构的(well-formed)XML文档是指：文档的构造从语法上都是正确的只有一个顶层元素，即根元素至少包含一个元素，即文档中必须有根元素所有的起始标记都有与之对应的终止标记，或者使用空元素速记语法所有的标记都正确的嵌套每一个元素的所有属性具有不同属性名 An Introduction to Database System七、实体用来定义重复使用的文档内容格式为： 例如引用实体的格式为&实

6、体名当XML处理器遇到字符串&DW时就用字符串Data Warehouse代替该实体DWAn Introduction to Database System第十六章 XML数据库16.1 概述16.2 XML简介16.3 XML数据模型16.4 SQL/XML16.5 小结An Introduction to Database SystemXML数据模型XML数据是自描述的、不规则的，可以用图模型来表示 图16.1中的XML数据的图模型表示 元素标识名属性值对应集合元素文本内容An Introduction to Database SystemXML数据模型(续)XML数据 VS 半结构化数据

7、(1) XML中存在参照 (2) XML中的元素是有序的(3) XML中可以将文本与元素混合 (4) XML包含许多其他的内容XML数据模型：XML Information Set，Xpath1.0 Data Model，DOM model和XML Query Data ModelAn Introduction to Database SystemXML数据模型(续)这四种模型都采用树结构。表16.1 XML数据模型的比较XMLInformation SetXpath 1.0Data ModelDOM 1.0Level 2XML QueryModel对象XML文档XML文档XML(或HTML)

8、文档XML文档或部分的集合定义方式对XML语法项的附加描述对一组结点类型的数据结构和字符串值的描述一组对象接口的描述Constructor和accessor的功能描述是否要求DTD或XML Schema验证否否否是An Introduction to Database System16.3 XML数据模型16.3.1 XML DTD16.3.2 XML SchemaAn Introduction to Database System16.3.1 XML DTD文档类型定义DTD(Document Type Descriptors)用来描述XML文档的结构，类似于模式的概念DTD定义内容元素、属

9、性元素出现的次序、出现的次数如何相互嵌套其他详细信息 An Introduction to Database System一、元素的定义DTD定义元素的格式为： 例1 例2 例3 例4 例5 An Introduction to Database System二、属性的定义DTD中定义属性的格式为： 属性类型字符串类型枚举类型缺省声明#REQUIRED，表示该属性在XML文件中必须出现#IMPLIED，表示该属性在XML文件中可以缺省声明缺省属性值 例6 An Introduction to Database System属性的定义(续)通常把DTD存储在一个后缀为.dtd的外部文件里例7 一

10、个XML DTD 示例 An Introduction to Database System16.3 XML数据模型16.3.1 XML DTD16.3.2 XML SchemaAn Introduction to Database SystemXML Schema定义XML模式的另外两个标准：XML SchemaDocument Content Descriptors(DCDs)XML Schema用XML来定义其文档的模式，支持对结构和数据类型的定义 An Introduction to Database SystemXML Schema(续)XML Schema的例子 例8 An Int

11、roduction to Database SystemXML Schema(续)表16.2 DTD和XML Schema的特征比较Syntax in XMLNamespaceInclude &ImportBuilt-in typeUser-definedtypeDomain constraintExplicitNullDTDNoNoNo10NoNoNoXML SchemaYesYesYes37YesYesYesXML Schema更为完善DTD简便易用An Introduction to Database SystemXML Schema(续)良结构的文档有效的文档无效的文档An Intro

12、duction to Database System第十六章 XML数据库16.1 概述16.2 XML简介16.3 XML数据模型16.4 SQL/XML16.5 小结An Introduction to Database System16.4 SQL/XMLSQL2003标准增加了对XML的支持，定义了数据库语言SQL与XML结合的方式，扩展的部分称为SQL/XMLAn Introduction to Database SystemSQL/XML(续)功 能SQL/XML中的关键词数据类型定义XML强制数据类型转化XMLCAST字符串XMLXMLPARSEXML字符串XMLSERIALIZ

13、EXML发布函数关系数据XMLXMLELEMENT，(XMLNAMESPACES，XMLATTRIBUTES)，XMLFOREST，XMLCONCAT，XMLAGG，XMLCOMMENT，XMLPIXML提取函数XMLXMLXMLQUERYXML关系XMLTABLEXML布尔值XMLEXISTS表16.3 SQL/XML中的主要关键词及功能分类An Introduction to Database SystemSQL/XML(续)SQL/XML定义了新的数据类型XML数据类型，以及一组函数XML和关系数据间的双向转换An Introduction to Database System16.4

14、SQL/XML16.4.1 XML数据类型16.4.2 XML发布函数16.4.3 XML提取函数An Introduction to Database System16.4.1 XML数据类型原生(Native)SQL数据类型：XML数据类型，用“XML”表示例1 创建一个书店表bookstore，其中bib列的类型是XML。 CREATE TABLE bookstore(id INT PRIMARY KEY，bib XML);An Introduction to Database SystemXML数据类型(续)例2 可以将一个XML文档加入书店bookstore中。 INSERT INT

15、O bookstore VALUES (1492， xmlparse ( English ) );An Introduction to Database SystemXML数据类型(续)XMLCast将某种SQL预定义类型的数据转换为一种XML类型将某种XML类型的数据转换为其他的SQL预定义类型或XML类型格式 XMLCAST ( value-expression AS type )An Introduction to Database System16.4 SQL/XML16.4.1 XML数据类型16.4.2 XML发布函数16.4.3 XML提取函数An Introduction to

16、 Database System16.4.2 XML发布函数XML发布函数的作用：从关系数据创建XML结构一、XMLElement函数 创建一个XML元素，可以指定元素名字例3SELECT e.id，XMLELEMENT(NAME Emp，e.fname | | e.lname)AS resultFROM employees e；An Introduction to Database SystemXML发布函数(续)假设关系表employees如下： Idfnamelnamehiredept1001JohnSmith2000-05-24Accounting1206BobMartin1996-0

17、2-01Shipping查询返回的结果是：IDResult1001John Smith1206Bob MartinAn Introduction to Database SystemXML发布函数(续)嵌套使用例4 SELECT e.id，XMLELEMENT( NAME Emp， XMLELEMENT (NAME name，e.lname )， XMLELEMENT (NAME hiredate，e.hire ) ) AS result FROM employees e; An Introduction to Database SystemXML发布函数(续)查询返回的结果是：IDresul

18、t1001 Smith 2000-05-241206 Martin 1996-02-01An Introduction to Database SystemXML发布函数(续)参数是子查询例5 SELECT e.id，XMLELEMENT ( NAME Emp， XMLELEMENT (NAME name，e.lname)， XMLELEMENT (NAME dependants， (SELECT COUNT (*) FROM dependants d WHERE d.parent=e.id) ) ) AS result FROM employees e；An Introduction to

19、Database SystemXML发布函数(续)返回的结果可能是：IDresult1001 Smith 3An Introduction to Database SystemXML发布函数(续)二、XMLAttributes函数 为构建的元素生成一组属性仅在XMLElement函数中使用An Introduction to Database SystemXML发布函数(续)例6SELECT e.id，XMLELEMENT (NAME Emp，XMLATTRIBUTES (e.id，e.lname AS name) AS resultFROM employees e；返回的结果可能是：IDre

20、sult10011206An Introduction to Database SystemXML发布函数(续)三、 XMLNamespaces给出名空间Namespaces 例7SELECT e.id，XMLELEMENT(NAME admi:employee，XMLNAMESPACES( AS admi)，XMLATTRIBUTES(e.workdept AS admi:department)，e.lastname) AS resultFROM employees eWHERE e. job=ANALYST；An Introduction to Database SystemXML发布函数

21、(续)可能的结果是：IDresult1130QUINTANA1140NICHOLLSAn Introduction to Database SystemXML发布函数(续)四、XMLForest函数生成一组元素An Introduction to Database SystemXML发布函数(续)例8SELECT e.id，XMLFOREST (e.hire，e.dept AS department) AS resultFROM employees e；结果是：IDresult10012000-05-24Accounting12061996-02-01ShippingAn Introducti

22、on to Database SystemXML发布函数(续)五、XMLConcat函数将两个以上的XML数据值串接起来例9SELECT e.id，XMLCONCAT (XMLELEMENT (NAME first，e.fname)，XMLELEMENT (NAME last，e.lname) )AS resultFROM employees e； An Introduction to Database SystemXML发布函数(续)返回的结果可能是：IDResult1001JohnSmith1206MaryMartin如果某个结果返回空值，则不出现在串接中。An Introduction

23、to Database SystemXML发布函数(续)六、XMLAGG函数XMLAGG是一个聚集函数参数是一个XML数据类型的表达式An Introduction to Database SystemXML发布函数(续)例10SELECT XMLELEMENT (NAME Department，XMLATTRIBUTES (e.dept AS name)，XMLAGG (XMLELEMENT (NAME emp，e.lname) ) AS dept_list，COUNT(*) AS dept_countFROM employees eGROUP BY dept；An Introduction

24、 to Database SystemXML发布函数(续)假设关系表employees加上了2条记录，共4条记录：Idfnamelnamehiredept1000TomYates2001-08-02Accounting1001JohnSmith2000-05-24Accounting1205MaryOppenheimer2000-01-19Shipping1206BobMartin1996-02-01ShippingAn Introduction to Database SystemXML发布函数(续)返回的结果是：dept_listdept_countYatesSmith2Oppenheim

25、erMartin2An Introduction to Database SystemXML发布函数(续)ORDER BY子句指定返回值的串接顺序例11SELECT XMLELEMENT (NAME Department，XMLATTRIBUTES (e.dept AS name)，XMLAGG (XMLELEMENT (NAME emp，e.lname)ORDER BY e.lname) AS “dept_list”，COUNT(*) AS dept_countFROM employees eGROUP BY dept； An Introduction to Database SystemX

26、ML发布函数(续)返回的结果是：dept_listdept_count Smith Yates 2 Martin Oppenheimer 2An Introduction to Database SystemXML发布函数(续)七、XMLComment函数 生成注释例12XMLCOMMENT(This is a comment)结果生成An Introduction to Database SystemXML发布函数(续)八、XMLPI函数生成处理指令例13XMLPI(NAME includeFile，/POs/template.hls)结果生成 An Introduction to Data

27、base System16.4 SQL/XML16.4.1 XML数据类型16.4.2 XML发布函数16.4.3 XML提取函数An Introduction to Database System16.4.3 XML提取函数一、XMLQuery函数XML数据的查询语言SQL/XML提供将XQuery嵌入SQL的机制，对存储在关系数据库中的XML数据可以用XQuery进行查询返回的数据类型为XMLAn Introduction to Database SystemXML提取函数(续)例14选出价格低于80的所有英文书，返回价格和作者名 SELECT XMLQUERY( for $bib in

28、$doc/biblang/text()=English， $book in $bib/book WHERE $book/price 80 RETURN $book/price，$book/author/name PASSING bib AS doc RETURN CONTENT) AS result FROM bookstore；An Introduction to Database SystemXML提取函数(续)返回的结果可能是：Result Serge Abiteboul Roger Penrose Xquery中的return子句有构造XML的功能 An Introduction to Database SystemXML提取函数(续)二、XMLTable函数从XML数据中提取信息，返回结果是一个二维的关系表(列的定义用XPath路径表达式)An Introduction to Database SystemXML提取函数(续)例15 选出价格低于80的英文书，显示书名、作者名、出版年份和价格(返回关系表的格式)。SELECT T.title，T.author，T.yea