XML - Grundlagen, Prinzipien und Anwendungen

Studiengang des D-ITET (Fach-Nummer 35-588)

Veranstaltung im Sommersemester 2003

Dozent: Erik Wilde
Assistenten : Jan Gerke und David Hausheer

Vorlesung: Dienstag 14.00-16.00, HG E5
Übung: Dienstag 16.00-18.00, ETZ D96

• 1. Inhalt und Ziel
• 2. Voraussetzungen
• 3. Aufbau
• 4. Zeitplan
• 5. Testate und Prüfungen
• 6. Diplomarbeiten

Die seit Anfang 1998 standardisierte Extensible Markup Language (XML) ist fraglos die grösste Umwälzung des World Wide Web (WWW) seit dessen Einführung 1989/90. XML bietet Anwendern die Möglichkeit, anwendungsabhängig Datenstrukturen zu definieren und auszutauschen. Dazu verwendet XML das Konzept der selbstbeschreibenden Dokumente, die alle Informationen enthalten, die notwendig sind, um sie in ihrem Anwendungsumfeld zu bearbeiten. Obwohl als Standard für den Dokumentenaustausch gedacht, wird XML heute vorwiegend ganz allgemein als Methode zur Strukturierung von Daten eingesetzt. In dieser Vorlesung sollen nicht nur die technischen Grundlagen für den Umgang mit XML gelehrt werden, sondern auch die Prinzipien, um richtig mit XML umzugehen.

1. Inhalt und Ziel

XML ist eine der wichtigsten Entwicklungen der letzten Jahre, was den Bereich der Datenmodelle angeht. Das Datenmodell von XML ist relativ simpel (Bäume mit ein wenig zusätzlicher Struktur), aber der Umgang mit XML ist durch die Vielzahl der möglichen Abbildungen strukturierter Daten auf XML nicht immer ganz einfach. Das Ziel dieser Veranstaltung ist es, alle momentan wichtigen Entwicklungen und insbesondere ihre Zusammenhänge darzustellen. Nach dem Besuch dieser Veranstaltung sollten die grundlegenden Prinzipien von XML bekannt sein und der richtige Einsatz der verschiedenen Werkzeuge, mit denen man mit XML umgehen kann.

Besonderer Wert wird in der Veranstaltung auf die Tatsache gelegt, XML nicht nur als Syntax zu sehen, sondern auch das Datenmodell dahinter und den angemessenen Umgang damit. Aus diesem Grunde wird einigen grundlegenden Themen (wie XML Infoset und XPath) relativ viel Raum gegeben, weil sich diese Standards auf der abstrakten Ebene (also dem des Datenmodells) mit XML befassen. Wichtiger als die Kenntnis der XML-Syntax ist die Kenntnis des XML-Datenmodells, und diese zu vermitteln ist eines der Hauptanliegen der Vorlesung.

Als Hauptziel soll die Veranstaltung nicht nur das Handwerkszeug für einen sinnvollen und effizienten Umgang mit XML vermitteln, sondern auch dazu anregen, XML und XSLT als Tools zu sehen, die gar nicht weit von den etablierten Tools einer Unix-Umgebung entfernt sind (wie grep/awk/sed/perl). Der Umgang mit diesen Tools kann daher nicht nur interessant und effizient sein, sondern er wird bald auch zu den Grundfertigkeiten gehören, die man im Umgang mit Daten und Software beherrschen sollte.

2. Voraussetzungen

Voraussetzung für den Besuch dieser Veranstaltung ist der Umgang mit Markup-Sprachen, HTML im Minimum, und XML im Idealfall. Der Aufbau und die Funktionsweise einer Markup-Sprache sollten bekannt sein, d.h. HTML sollte nicht nur mittels irgendwelcher Tools (wie HTML-Editoren) erzeugt worden sein, sondern direkt. Abgesehen von diesen Vorraussetzungen kann die Veranstaltung von allen besucht werden, die Interesse an Datenmodellierung und Datenstrukturen haben.

3. Aufbau

Einerseits wird die Vorlesung in konventioneller Form geführt, in dem Sinne dass für die gesamte Dauer des Semesters Vorlesungen gegeben werden, in denen verschiedene Aspekte von XML-Technologien besprochen werden.

Auf der praktischen Seite gibt es wöchentliche Übungen, die die jeweils besprochenen grundlegenden XML-Technologien zum Inhalt haben. Die Übungen sind als fortlaufende Arbeiten konzipiert, so dass jeweils die Lösung der vorangegangenen Aufgabe die Grundlage für die kommende Übung darstellt. Musterlösungen werden bereitgestellt und können verwendet werden, falls die eigene Lösung keinen geeigneten Ausgangspunkt für die kommende Aufgabe darstellt.

4. Zeitplan

In der folgenden Tabelle ist der zeitliche Ablauf der Veranstaltung dargestellt. Die Vorlesungsunterlagen werden jeweils rechtzeitig vor den entsprechenden Terminen als PDF-Files zur Verfügung gestellt.

5. Testate und Prüfungen

Testate. werden erteilt, wenn mindestens 9 der 12 Übungen erfolgreich bearbeitet wurden. Erfolgreiche Bearbeitung wird von den Assistenten der Vorlesung kontrolliert und testiert. Für Ausfälle wegen WK rechnen wir 1 Übung für jede über eine Woche hinausgehende Woche WK an (d.h., die erste Woche zählt nicht). Die aktuelle Liste der erfolgreich bearbeiteten und kontrollierten Übungen findet ihr hier.

Prüfungen sind mündlich und dauern 30min.

6. Diplomarbeiten

Im Bereich XML Technologien stehen diverse Themen für Diplomarbeiten zur Auswahl. Die folgende Liste ist lediglich eine kleine Auswahl an möglichen Themen, weitere Themen können vorgeschlagen oder in Absprache mit dem Dozenten vereinbart werden.

• XML Shell: XML Pipelining ist ein aktuelles und interessantes Forschungsgebiet. Ziel der Arbeit ist es, Konzept und Implementierung einer Shell zu schreiben (u.u. als Erweiterung einer bestehenden Open Source Shell), in der XML Kommandos miteinander kombiniert werden können. Das Pipeline-Interface ist dabei offen, denkbar sind hier DOM- oder SAX-basierte Ansätze.
• Character Repertoire Validation for XML (CRVX): CRVX ist eine einfache Schemasprache, um die verwendeten Zeichen in XML Dokumenten einschränken zu können (mehr Informationen sind auf der CRVX project page zu finden). Ziel der Arbeit ist eine CRVX Implementierung, die auf SAX oder DOM basiert.
• XML diff: Das diff Kommando ist eine nützliche Hilfe, um Text-Dateien auf Änderungen zu untersuchen. In dieser Arbeit soll untersucht werden, inwieweit diese Idee auf XML Dokumente übertragbar ist (Änderungen in XML Dokumenten sind ein komplexeres Thema, das erst einmal theoretisch untersucht werden müsste).
• XML Schema Compact Syntax (XSCS): XSCS definiert eine kompakte Syntax für XML Schema (mehr Informationen sind auf der XSCS project page zu finden). Weiterführende Arbeiten in diesem Bereich sind eine engere Integration der XSCS Syntaxverarbeitung mit einem XML Schema Processor, insbesondere mit dem Ziel, die Fehlermeldungen des XSCS Parsers verbessern zu können.

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