Semantic Web
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Semantic Web - Vorlesungsinhalt
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     2. Semantic Web Basisarchitektur
           Die Sprachen des Sem...
2. Semantic Web Basisarchitektur
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    Semantic Web Architektur

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2. Semantic Web Basisarchitektur
    2.1 Uniform Resource Identifier - URI

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    URI - Generische Syntax
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    URI - Generische Syntax

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     URIs im Semantic Web
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     Warum HTML alleine noch nicht ausreicht
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     Warum HTML alleine noch nicht ausreicht
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     Semantik und HTML
     ■ Meta-Tags können zusätzliche...
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     Semantik und HTML
     ■ Semantik der Meta-Tags beruh...
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     Semantik und HTML
     ■ Semantik der Meta-Tags beruh...
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     µformats -- Microformate
       ■ XHTML Markup, mit ...
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      2.2 XML und XMLSchema

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     µFormats -- Microformate
     ■ Beispiel:

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     Semantic Web Architektur

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     XML – Element
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     ■ Name-Zeichenkettenwert-Paar
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     Wohlgeformtes und gültiges XML

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     Wohlgeformtes und gültiges XML

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     Schemata in XML
       ■ DTD – Document Type Definiti...
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     ■ Echter Schemamechanismus mit vielen Erweiterungen ...
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     ■ Echter Schemamechanismus mit vielen Erweiterungen ...
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     XML Schema - Elementdeklaration
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     XML Schema - Attributdeklaration
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     XML Schema - Elementtypen
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     XML Schema - Elementtypen
       ■ Atomare Typen
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     ■ Einfache Typen
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     ■ Komplexe Typen
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     XML Schema - Elementtypen
     ■ Wie definiert man ei...
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     XML Schema - Elementtypen
     ■ Wie definiert man ei...
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     XML Schema - Typhierarchien
       ■ Typdefinition ka...
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     XML Schema - Typhierarchien
       ■ Typen können kon...
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     XML Schema - Typhierarchien
     ■ Typen können durc...
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     XML Schema - Typhierarchien
       ■ Beispiel (Restri...
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     XML und Semantik
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     Syntaktische Definition mit XMLSchema
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     Warum XML alleine noch nicht ausreicht…


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27.10.2009, 02-URI und XML/XSD, Vorlesung Semantic Web

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Jedes Ding muss einen Namen haben ... kurzer Abstecher in die Welt der URIs/URLs/URNs/IRIs

So banal es auch klingen mag, die eindeutige Benennung von Entitäten bildet die Grundlage des Semantic Webs. Und zwar nicht nur die Benennung von Informationsressourcen, die über das WWW zugreifbar sind. Nein, es betrifft alle möglichen (und unmöglichen) Objekte der realen und abstrakten Welt, über die irgendwelche Aussagen getroffen werden können, und die mit irgendwelchen anderen Objekten in Zusammenhang stehen. Dabei müssen wir unterscheiden zwischen dem (realen) Objekt und seiner (informalen) Repräsentation im WWW. Bezeichnet die URI des "Eiffelturms" wirklich den Eiffelturm selbst oder nur eine Informationsdatei über den Eiffelturm (also z.B. die zugehörige Wikipediaseite, o.ä...). Dahinter steckt ein bereits altes Problem der Philosophie und Sprachwissenschaft (genauer, der Semiotik), die zwischen "Bezeichnetem" und "Bezeichnendem" unterscheidet.

Eigentlich sollte jeder von Ihnen schon einmal etwas von XML und XML-Derivaten gehört haben. Der Vollständigkeit halber wiederholen wir morgen kurz XML- und XML-Schema-Grundlagen. Dies ist wichtig, da jeder weitere Dialekt zur Wissensrepräsentation im Semantic Web auf der Grundlage dieser Metasprache zur Definition von beliebigen Vokabularien beruht - zumindest in ihrer jeweiligen XML-Serialisierung. Später werden wir noch andere Repräsentationsformen für RDF/RDFS/OWL kennenlernen, z.B. N3, Turtle oder Description Logics. Die XML-Serialisierungen sind aber am weitesten verbreitet und - wenn auch schwieriger zu lesen - für den Rechner oft einfacher zu verarbeiten (dank bereits existierender Parser...).

Zudem werden wir sehen, dass XML und XML-Schema alleine noch nicht ausreichen, um tatsächlich auch Semantik formal repräsentieren zu können. Warum? ... das erfahren Sie natürlich in der Vorlesung :)

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27.10.2009, 02-URI und XML/XSD, Vorlesung Semantic Web

  1. 1. Semantic Web Vorlesung Dr. Harald Sack Hasso-Plattner-Institut für Softwaresystemtechnik Universität Potsdam Wintersemester 2009/10 Blog zur Vorlesung: http://sewe0910.blogspot.com/ Die nichtkommerzielle Vervielfältigung, Verbreitung und Bearbeitung dieser Folien ist zulässig (Lizenzbestimmungen CC-BY-NC).
  2. 2. Semantic Web - Vorlesungsinhalt 2 1. Einführung 2. Semantic Web Basisarchitektur Die Sprachen des Semantic Web - Teil 1 3. Wissensrepräsentation und Logik Die Sprachen des Semantic Web - Teil 2 4. Ontology Engineering 5. Semantic Web Applications Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  3. 3. 2. Semantic Web Basisarchitektur 3 Semantic Web Architektur Interface & Application Trust Proof Unifying Logic Query: Ontology: OWL Rule: RIF Crypto SPARQL RDFS Data Interchange: RDF XML / XSD URI / IRI Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  4. 4. Semantic Web - Vorlesungsinhalt 4 1 27.10.2009 – Vorlesung Nr. 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2. Semantic Web Basisarchitektur Die Sprachen des Semantic Web - Teil 1 2.1.Uniform Resource Identifier - URI 2.2.XML und XMLSchema 2.3.Resource Description Framework - RDF 2.4.RDF Schema 2.5.Wie kommt die Semantik ins WWW? 2.6.Abfragesprache SPARQL 2.7.Warum reicht RDF(S) noch nicht aus? Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  5. 5. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.1 Uniform Resource Identifier - URI 5 Uniform Resource Identifier - URI ■ Ein Uniform Resource Identifier (URI) definiert ein einfaches und erweiterbares Schema zur weltweit eindeutigen Identifikation von abstrakten oder physikalischen Ressourcen (RFC 3986). ■ Ressource kann jedes Objekt sein, das (im Kontext der jeweiligen Anwendung) eine klare Identität besitzt , □ also z.B. (z.B. Webseiten, Bücher, Orte, Personen, Beziehungen zwischen diesen Dingen, abstrakte Konzepte usw.) ■ Das URI Konzept ist in verschiedenen Anwendungsbereichen bereits etabliert, □ wie z.B. Web (URL, PRN, pURL), Bücher (ISBN), Digital Object Identifier (DOI) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  6. 6. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.1 Uniform Resource Identifier - URI 6 Uniform Resource Identifier - URI ■ „Uniform“ □ Unterschiedliche Typen von Ressourcen-Identifikatoren aufgebaut nach einem einheitlichem Schema ■ „Resource“ □ Was auch immer über einen URI identifiziert werden kann ■ „Identifier“ □ zur Unterscheidung einer Ressource von einer anderen Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  7. 7. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.1 Uniform Resource Identifier - URI 7 Uniform Resource Identifier - URI ■ URI umfasst sowohl □ Adressangaben (Locator) □ Uniform Resource Locator (URL, RFC 1738) □ gibt an, wo eine Web-Ressource zu finden ist indem ihr primärer Zugriffsmechanismus beschrieben wird □ kann sich im Lebenszyklus der Web-Ressource ändern □ Identitätsbezeichner (Namen) □ Uniform Resource Name (URN, RFC 2141) □ persistenter Bezeichner für eine Web-Ressource □ bleibt für die gesamte Lebensdauer konstant Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  8. 8. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.1 Uniform Resource Identifier - URI 8 URI - Generische Syntax ■ US-ASCII Encoding ■ Percent Encoding für reservierte Zeichen, oder Zeichen, die nicht im US- ASCII Encoding existieren pct-encoded = "%" HEXDIG HEXDIG ■ Reservierte Zeichen mit funktionalen Aufgaben reserved = gen-delims / sub-delims gen-delims = ":" / "/" / "?" / "#" / "[" / "]" / "@“ sub-delims = "!" / "$" / "&" / "'" / "(" / ")" / "*" / "+" / "," / ";" / "=" ■ Erlaubte Zeichen unreserved = ALPHA / DIGIT / "-" / "." / "_" / "~" ■ Erweiterung auf Universal Character Code (Unicode/ISO 10646) □ Internationalized Resource Identifier (IRI, RFC 3987) Bsp.: Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  9. 9. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.1 Uniform Resource Identifier - URI 9 URI - Generische Syntax URI = schema"://"[userinfo"@"]host[:port][path]["?"query]["#"fragment] ■ schema: z.B. http, ftp, mailto,... ■ userinfo: z.B. username:password ■ host: z.B. Domain-Name, IPv4/IPv6-Adressen ■ port: z.B. 80 für Standard http-Port ■ path: z.B. Pfadangabe im WWW-Server Filesystem ■ query: z.B. Parameter, die an Anwendung weitergegeben werden ■ fragment: z.B. Angabe eines bestimmten Dokumententeilbereichs Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  10. 10. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.1 Uniform Resource Identifier - URI 10 Sonderfall Medienfragmente ■ Multimedia-Ressourcen besitzen zeitliche (temporale) und räumliche (spatiale) Dimension ■ Punktgenauer Zugriff via URI Fragmentidentifier (W3C Media Fragments URI 1.0, Juli 2009, Working Draft) ■ Bsp.: http://www.example.com/example.ogg#track=‘audio‘ http://www.example.com/example.ogg#track=‘audio‘&t=10s,20s http://www.example.com/example.ogg#track=‘video‘&xywh=160,120,320,240 ■ Konsequenzen für Behandlung durch Client und Server, d.h. Änderungen an http-Protokoll werden ebenfalls notwendig Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  11. 11. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.1 Uniform Resource Identifier - URI 11 URIs im Semantic Web ■ Was tun, wenn eine URI für eine Ressource noch nicht existiert? ■ Selbstdefinierte URIs □ Zur Vermeidung von Überschneidungen  Nutzung der eigenen Website □ Ermöglicht auch Ablage von zugehöriger Dokumentation an gleicher Stelle ( Content Negotiation) ■ Trennung von URI für Ressource (Beschriebenes) und deren Dokumentation (Beschreibendes) durch URI-Referenzen (durch "#" angehängte Fragmente) oder Content Negotiation z.B.: http://hpi.ui-potsdam.de/harald_foaf.rdf#me Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  12. 12. Semantic Web - Vorlesungsinhalt 12 1 27.10.2009 – Vorlesung Nr. 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2. Semantic Web Basisarchitektur Die Sprachen des Semantic Web - Teil 1 2.1.Uniform Resource Identifier - URI 2.2.XML und XMLSchema 2.3.Resource Description Framework - RDF 2.4.RDF Schema 2.5.Wie kommt die Semantik ins WWW? 2.6.Abfragesprache SPARQL 2.7.Warum reicht RDF(S) noch nicht aus? Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  13. 13. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 13 Warum HTML alleine noch nicht ausreicht ■ HTML diente ursprünglich zur Beschreibung der Struktur eines Hypermedia- Dokuments ■ Browser-Wars – Browser-Hersteller (Netscape/MS) definierten eigenständig proprietäre Erweiterungen der HTML-Syntax zur Formatierung von Strukturelementen □ z.B. Tabellen mit absoluten Maßangaben □ z.B. Schrifttyp, Schriftauszeichnungen, Schriftgröße, Farbe, etc… ■ Problem: Formatierung vs. Semantik <td width="261"> <font color="#00ff00" face="Arial, Helvetica, sans-serif" size==“+1“> Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  14. 14. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 13 Warum HTML alleine noch nicht ausreicht ■ HTML diente ursprünglich zur Beschreibung der Struktur eines Hypermedia- Dokuments ■ Browser-Wars – Browser-Hersteller (Netscape/MS) definierten eigenständig proprietäre Erweiterungen der HTML-Syntax zur Formatierung von Strukturelementen □ z.B. Tabellen mit absoluten Maßangaben □ z.B. Schrifttyp, Schriftauszeichnungen, Schriftgröße, Farbe, etc… ■ Problem: Formatierung vs. Semantik <td width="261"> Te xt <font color="#00ff00" face="Arial, Helvetica, sans-serif" e tt er size==“+1“> f Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  15. 15. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 14 Semantik und HTML ■ Meta-Tags können zusätzliche Semantik in das HTML-Dokument einbringen <meta name="description" content="Homepage of Dr. Harald Sack, … “> <meta name="keywords" content="homepage teaching … “> <meta name="Autor" content="Harald Sack"> ■ Problem: □ Erweiterungen nicht standardisiert □ leicht manipulierbar  Missbrauch Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  16. 16. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 15 Semantik und HTML ■ Semantik der Meta-Tags beruht ausschließlich auf der privaten Vereinbarung zwischen Informationsanbieter und Informationskonsumenten <meta name=“PLZ" content=“07743“> <meta name=“Ort" content=“Jena“> <meta name=“Strasse" content=“Ernst-Abbe-Platz“> <meta name=„Hausnummer" content=“2"> ■ Problem: □ Syntax und Semantik gilt nur für spezielle Vereinbarung Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  17. 17. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 15 Semantik und HTML ■ Semantik der Meta-Tags beruht ausschließlich auf der privaten Vereinbarung zwischen Informationsanbieter und Informationskonsumenten <meta name=“PLZ" content=“07743“> <meta name=“Ort" content=“Jena“> <meta name=“Strasse" content=“Ernst-Abbe-Platz“> <meta name=„Hausnummer" content=“2"> ■ Problem: □ Syntax und Semantik gilt nur für spezielle Vereinbarung Fazit: HTML war zwar für das immense Wachstumstempo des WWW mitverantwortlich, behindert aber dessen Weiterentwicklung Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  18. 18. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 16 µformats -- Microformate ■ XHTML Markup, mit dem es möglich ist, (in einem begrenzten Umfang) Semantik in einem HTML-Dokument auszudrücken ■ Anwendungen können leichter Daten aus HTML-Dokumenten extrahieren ■ Verwendung in folgenden XHTML-Tag Attributen: □ class □ rel □ rev ■ Vordefinierte Standard-Microformate: □ hCard - Personendaten ( vCard, RFC2426) □ hCalender – Events □ rel-Tag – social tagging □ XFN – XHTML Friends Network □… Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  19. 19. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 17 µFormats -- Microformate ■ Beispiel: <span class="vcard"> <span class="fn">Joe Blow</span> <span class="org">The Example Company</span> <span class="tel">604-555-1234</span> <a class="url" href="http://example.com/"> http://example.com/</a> </span> Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  20. 20. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 18 Semantic Web Architektur Interface & Application Trust Proof Unifying Logic Query: Ontology: OWL Rule: RIF Crypto SPARQL RDFS Data Interchange: RDF XML / XSD URI / IRI Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  21. 21. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 19 XML – Extensible Markup Language ■ Was XML alles kann □ XML gestattet die Definition beliebiger neuer Tags (Metasprache zur Definition neuer Markupsprachen) □ die Definition neuer Tags erfolgt in einem speziellen Dokument, der Document Type Definition (DTD) / XML Schema Definition kann von einem Anwendungsprogramm, das die + XML-DTD/XML-XSD versteht, korrekt verarbeitet werden XML-Dokumenteninstanz XML-DTD XML-XSD Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  22. 22. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 20 XML Timeline XQuery XLink (2004) (1999) OWL XSD (2008) RDFS RDFa XHTML 1.0 (1998) (2008) RDF SPARQL 1970 1980 1990 1995 2000 x GML SGML HTML 3.2 CSS 2.0 SMIL (OWL2) (ISO8879 1986) CSS 1.0 HTML 4.0 MathML HTML 1.0 XSLT/XPath XML 1.0 (1998) GRDDL (2007) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  23. 23. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 21 XML – Extensible Markup Language ■ Was XML alles kann <h2> Max Mustermann </h2> <p> Sesamstr. 49a <br> <b>93123 Bad Sulzdetfurth </b> </p> HTML Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  24. 24. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 21 XML – Extensible Markup Language ■ Was XML alles kann <h2> <Adresse> Max Mustermann <Vorname> Max </Vorname> </h2> <Nachname> Mustermann </Nachname> <Straße> Sesamstr. </Straße> <p> <Hausnummer> 49a </Hausnummer> Sesamstr. 49a <br> <PLZ> 93123 </PLZ> <b>93123 Bad Sulzdetfurth </b> <Ort> Bad Sulzdetfurth </Ort> </p> </Adresse> HTML XML XML als semistrukturiertes Austauschdatenformat (Vokabular) für beliebige Anwendungen Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  25. 25. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 22 XML – Extensible Markup Language ■ Was XML alles kann HTML XML Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  26. 26. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 22 XML – Extensible Markup Language ■ Was XML alles kann „HTML sagt Ihnen wie die Informationen aussehen sollen, aber XML sagt Ihnen was sie bedeuten.“ HTML XML Quelle: Charles F. Goldfarb, „The XML Handbook“ Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  27. 27. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 22 XML – Extensible Markup Language ■ Was XML alles kann „HTML sagt Ihnen wie die Informationen aussehen sollen, aber XML sagt Ihnen was sie bedeuten.“ HTML XML Quelle: Charles F. Goldfarb, „The XML Handbook“ Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  28. 28. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 23 XML – Extensible Markup Language <?xml version="1.0" encoding="iso-8859-1"?> <!DOCTYPE address SYSTEM "Beispiel.dtd"> <adresse> <vorname> Max </vorname> <nachname> Mustermann </nachname> <straße> Sesamstr. </straße> <hausnummer> 49a </hausnummer> <plz prefix=“D“> 93123 </plz> <ort> Bad Sulzdetfurth </ort> </adresse> Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  29. 29. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 23 XML – Extensible Markup Language <?xml version="1.0" encoding="iso-8859-1"?> XML Deklaration <!DOCTYPE address SYSTEM "Beispiel.dtd"> <adresse> <vorname> Max </vorname> <nachname> Mustermann </nachname> <straße> Sesamstr. </straße> <hausnummer> 49a </hausnummer> <plz prefix=“D“> 93123 </plz> <ort> Bad Sulzdetfurth </ort> </adresse> Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  30. 30. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 23 XML – Extensible Markup Language <?xml version="1.0" encoding="iso-8859-1"?> XML Deklaration <!DOCTYPE address SYSTEM "Beispiel.dtd"> <adresse> XML DTD <vorname> Max </vorname> <nachname> Mustermann </nachname> <straße> Sesamstr. </straße> <hausnummer> 49a </hausnummer> <plz prefix=“D“> 93123 </plz> <ort> Bad Sulzdetfurth </ort> </adresse> Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  31. 31. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 23 XML – Extensible Markup Language <?xml version="1.0" encoding="iso-8859-1"?> XML Deklaration <!DOCTYPE address SYSTEM "Beispiel.dtd"> <adresse> XML DTD <vorname> Max </vorname> <nachname> Mustermann </nachname> XML Tags <straße> Sesamstr. </straße> <hausnummer> 49a </hausnummer> <plz prefix=“D“> 93123 </plz> <ort> Bad Sulzdetfurth </ort> </adresse> Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  32. 32. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 23 XML – Extensible Markup Language <?xml version="1.0" encoding="iso-8859-1"?> XML Deklaration <!DOCTYPE address SYSTEM "Beispiel.dtd"> <adresse> XML DTD <vorname> Max </vorname> <nachname> Mustermann </nachname> XML Tags <straße> Sesamstr. </straße> <hausnummer> 49a </hausnummer> <plz prefix=“D“> 93123 </plz> XML Attribute <ort> Bad Sulzdetfurth </ort> </adresse> Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  33. 33. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 24 XML – Extensible Markup Language ■ Veranschaulichung von XML-Daten als gerichteter Graph <xml> <adresse> <vorname> <nachname> <straße> <hausnummer> <plz> <ort> Max Mustermann 49a 93123 Sesamstr. Bad Sulzdetfurth Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  34. 34. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 25 XML – Deklaration ■ XML-Prolog gibt Direktiven zur XML-Kodierung □ version: obligatorische Versionsnummer □ encoding: UTF-8/16/32 … □ standalone: yes/no (wird DTD benötigt?) <?xml version=“1.0“ encoding=“UTF-8“ standalone=“yes“> Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  35. 35. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 26 XML – Deklaration ■ XML-Referenzen: □ Angabe des verwendeten XML-DTDs □ Referenz auf externe Teilmenge (globale URI) <!DOCTYPE name SYSTEM/PUBLIC “URI“> □ Referenz auf interne Teilmenge <!DOCTYPE name [DTD-Definitionen]> Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  36. 36. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 27 XML – Element ■ Beschreibung eines Objekts, das durch passende Markierungen (tags) wie <vorname> und </vorname> geklammert ist ■ Inhalt eines Elements: Text und/oder weitere Elemente (Unterelemente) ■ Elemente können beliebig geschachtelt sein ■ Leere Elemente: <plz></plz> kurz: <plz/> <adresse> <vorname> Max </vorname> <nachname> Mustermann </nachname> <straße> Sesamstr. </straße> <hausnummer> 49a </hausnummer> Max Mustermann ist ein fleissiger Student… </adresse> Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  37. 37. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 27 XML – Element ■ Beschreibung eines Objekts, das durch passende Markierungen (tags) wie <vorname> und </vorname> geklammert ist ■ Inhalt eines Elements: Text und/oder weitere Elemente (Unterelemente) ■ Elemente können beliebig geschachtelt sein ■ Leere Elemente: <plz></plz> kurz: <plz/> <adresse> <vorname> Max </vorname> <nachname> Mustermann </nachname> <straße> Sesamstr. </straße> Element <hausnummer> 49a </hausnummer> adresse Max Mustermann ist ein fleissiger Student… </adresse> Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  38. 38. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 27 XML – Element ■ Beschreibung eines Objekts, das durch passende Markierungen (tags) wie <vorname> und </vorname> geklammert ist ■ Inhalt eines Elements: Text und/oder weitere Elemente (Unterelemente) ■ Elemente können beliebig geschachtelt sein ■ Leere Elemente: <plz></plz> kurz: <plz/> Start-Tag <adresse> <vorname> Max </vorname> <nachname> Mustermann </nachname> <straße> Sesamstr. </straße> Element <hausnummer> 49a </hausnummer> adresse Max Mustermann ist ein fleissiger Student… </adresse> Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  39. 39. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 27 XML – Element ■ Beschreibung eines Objekts, das durch passende Markierungen (tags) wie <vorname> und </vorname> geklammert ist ■ Inhalt eines Elements: Text und/oder weitere Elemente (Unterelemente) ■ Elemente können beliebig geschachtelt sein ■ Leere Elemente: <plz></plz> kurz: <plz/> Start-Tag <adresse> <vorname> Max </vorname> <nachname> Mustermann </nachname> <straße> Sesamstr. </straße> Element <hausnummer> 49a </hausnummer> adresse Max Mustermann ist ein fleissiger Student… </adresse> End-Tag Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  40. 40. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 27 XML – Element ■ Beschreibung eines Objekts, das durch passende Markierungen (tags) wie <vorname> und </vorname> geklammert ist ■ Inhalt eines Elements: Text und/oder weitere Elemente (Unterelemente) ■ Elemente können beliebig geschachtelt sein ■ Leere Elemente: <plz></plz> kurz: <plz/> Start-Tag <adresse> <vorname> Max </vorname> <nachname> Mustermann </nachname> Unterelemente Element <straße> Sesamstr. </straße> <hausnummer> 49a </hausnummer> adresse Max Mustermann ist ein fleissiger Student… </adresse> End-Tag Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  41. 41. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 27 XML – Element ■ Beschreibung eines Objekts, das durch passende Markierungen (tags) wie <vorname> und </vorname> geklammert ist ■ Inhalt eines Elements: Text und/oder weitere Elemente (Unterelemente) ■ Elemente können beliebig geschachtelt sein ■ Leere Elemente: <plz></plz> kurz: <plz/> Start-Tag <adresse> <vorname> Max </vorname> <nachname> Mustermann </nachname> Unterelemente Element <straße> Sesamstr. </straße> <hausnummer> 49a </hausnummer> adresse Freitext Max Mustermann ist ein fleissiger Student… </adresse> End-Tag Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  42. 42. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 28 XML – Attribute ■ Name-Zeichenkettenwert-Paar ■ Assoziiert mit einem Element ■ Alternative Möglichkeit, Daten zu beschreiben <adresse> <vorname> Max </vorname> <nachname> Mustermann </nachname> <ort plz=“01234“> Bad Sulzdetfurth </ort> … Attribut plz Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  43. 43. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 29 Wohlgeformtes und gültiges XML Max Mustermann <adresse> Sesamstr. 49a <vorname> Max </vorname> 93123 Bad Sulzdetfurth <nachname> Mustermann </nachname> <straße> Sesamstr. </straße> <hausnummer> 49a </hausnummer> <ort plz=“93123“>Bad Sulzdetfurth</ort> </adresse> Wohlgeformte XML-Dokumente: Syntaktisch korrekt, d.h. alle angefangenen Tags werden wieder geschlossen und sind stets korrekt geschachtelt, keine Mehrfachattribute, nur ein Wurzelelement Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  44. 44. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 30 Wohlgeformtes und gültiges XML <!ELEMENT adresse (vorname+, <adresse> nachname, straße, hausnummer, <vorname> Max </vorname> ort)> <nachname> Mustermann </nachname> <straße> Sesamstr. </straße> <!ELEMENT vorname CDATA> <hausnummer> 49a </hausnummer> <!ELEMENT nachname CDATA> <ort plz=“93123“>Bad Sulzdetfurth</ort> <!ELEMENT straße CDATA> </adresse> …. Document Type Definition (DTD) gültige (valide) XML-Dokumente: wohlgeformt und zu einem assoziierten Schema uneingeschränkt konform Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  45. 45. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 31 Schemata in XML ■ DTD – Document Type Definitions: □ Einfache Grammatik für ein XML-Dokument (EBNF) □ Deklaration von Elementen, Attributen, u.a. □ beschränkt die beliebige Verschachtelung von Elementen und Attributen □ Teil des XML-Standards (“Erbe“ von SGML) ■ XML-Schema: □ Komplexere Datendefinitionssprache □ standardisierte Basistypen, z.B. float, double, decimal, boolean □ Typen und typisierte Objektreferenzen □ Klassenhierarchien / Vererbung □ Konsistenzbedingungen □ Standard (W3C Recommendation) in Ergänzung zu XML Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  46. 46. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 32 ■ Echter Schemamechanismus mit vielen Erweiterungen über DTDs hinaus ■ Benutzt selbst wieder XML-Syntax zur Schemadefinition <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <xsd:schema xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"> <xsd:complexType name=“buchtyp“> <xsd:element name=“buch“/> <xsd:attribute name=“ISBN“ type=“xsd:string“ use=“required“/> <xsd:all> <xsd:element name=“titel“ type=“xsd:string“/> <xsd:element name=“subtitel“ type=“xsd:string“ minOccurs=“0“ maxOccurs=“1“/> <xsd:element name=“autor“ type=“xsd:string“ minOccurs=“1“/> <xsd:element name=“preis“ type=“xsd:decimal“/> </xsd:all> </xsd:complexType> </xsd:schema> XML SCHEMA Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  47. 47. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 32 ■ Echter Schemamechanismus mit vielen Erweiterungen über DTDs hinaus ■ Benutzt selbst wieder XML-Syntax zur Schemadefinition XSD Namespace <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <xsd:schema xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"> <xsd:complexType name=“buchtyp“> <xsd:element name=“buch“/> <xsd:attribute name=“ISBN“ type=“xsd:string“ use=“required“/> <xsd:all> <xsd:element name=“titel“ type=“xsd:string“/> <xsd:element name=“subtitel“ type=“xsd:string“ minOccurs=“0“ maxOccurs=“1“/> <xsd:element name=“autor“ type=“xsd:string“ minOccurs=“1“/> <xsd:element name=“preis“ type=“xsd:decimal“/> </xsd:all> </xsd:complexType> </xsd:schema> XML SCHEMA Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  48. 48. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 33 XML Schema - Elementdeklaration ■ Syntax: <element name=“Name“/> ■ Optionale Zusatzattribute: Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  49. 49. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 33 XML Schema - Elementdeklaration ■ Syntax: <element name=“Name“/> ■ Optionale Zusatzattribute: □ Typ Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  50. 50. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 33 XML Schema - Elementdeklaration ■ Syntax: <element name=“Name“/> ■ Optionale Zusatzattribute: □ Typ □ type = “Typ“ atomarer, einfacher oder komplexer Typ Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  51. 51. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 33 XML Schema - Elementdeklaration ■ Syntax: <element name=“Name“/> ■ Optionale Zusatzattribute: □ Typ □ type = “Typ“ atomarer, einfacher oder komplexer Typ □ Kardinalitäten (Vorgabe [1,1]): Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  52. 52. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 33 XML Schema - Elementdeklaration ■ Syntax: <element name=“Name“/> ■ Optionale Zusatzattribute: □ Typ □ type = “Typ“ atomarer, einfacher oder komplexer Typ □ Kardinalitäten (Vorgabe [1,1]): □ minOccurs = “x“ x ∈ { 0, 1, n } Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  53. 53. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 33 XML Schema - Elementdeklaration ■ Syntax: <element name=“Name“/> ■ Optionale Zusatzattribute: □ Typ □ type = “Typ“ atomarer, einfacher oder komplexer Typ □ Kardinalitäten (Vorgabe [1,1]): □ minOccurs = “x“ x ∈ { 0, 1, n } □ maxOccurs = “y“ y ∈ { 1, n, unbounded } Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  54. 54. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 33 XML Schema - Elementdeklaration ■ Syntax: <element name=“Name“/> ■ Optionale Zusatzattribute: □ Typ □ type = “Typ“ atomarer, einfacher oder komplexer Typ □ Kardinalitäten (Vorgabe [1,1]): □ minOccurs = “x“ x ∈ { 0, 1, n } □ maxOccurs = “y“ y ∈ { 1, n, unbounded } □ Wertvorgaben (schließen sich gegenseitig aus!): Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  55. 55. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 33 XML Schema - Elementdeklaration ■ Syntax: <element name=“Name“/> ■ Optionale Zusatzattribute: □ Typ □ type = “Typ“ atomarer, einfacher oder komplexer Typ □ Kardinalitäten (Vorgabe [1,1]): □ minOccurs = “x“ x ∈ { 0, 1, n } □ maxOccurs = “y“ y ∈ { 1, n, unbounded } □ Wertvorgaben (schließen sich gegenseitig aus!): □ default = “v“ veränderliche Vorgabe Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  56. 56. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 33 XML Schema - Elementdeklaration ■ Syntax: <element name=“Name“/> ■ Optionale Zusatzattribute: □ Typ □ type = “Typ“ atomarer, einfacher oder komplexer Typ □ Kardinalitäten (Vorgabe [1,1]): □ minOccurs = “x“ x ∈ { 0, 1, n } □ maxOccurs = “y“ y ∈ { 1, n, unbounded } □ Wertvorgaben (schließen sich gegenseitig aus!): □ default = “v“ veränderliche Vorgabe □ fixed = “u“ unveränderliche Vorgabe Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  57. 57. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 33 XML Schema - Elementdeklaration ■ Syntax: <element name=“Name“/> ■ Optionale Zusatzattribute: □ Typ □ type = “Typ“ atomarer, einfacher oder komplexer Typ □ Kardinalitäten (Vorgabe [1,1]): □ minOccurs = “x“ x ∈ { 0, 1, n } □ maxOccurs = “y“ y ∈ { 1, n, unbounded } □ Wertvorgaben (schließen sich gegenseitig aus!): □ default = “v“ veränderliche Vorgabe □ fixed = “u“ unveränderliche Vorgabe ■ Beispiele: Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  58. 58. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 33 XML Schema - Elementdeklaration ■ Syntax: <element name=“Name“/> ■ Optionale Zusatzattribute: □ Typ □ type = “Typ“ atomarer, einfacher oder komplexer Typ □ Kardinalitäten (Vorgabe [1,1]): □ minOccurs = “x“ x ∈ { 0, 1, n } □ maxOccurs = “y“ y ∈ { 1, n, unbounded } □ Wertvorgaben (schließen sich gegenseitig aus!): □ default = “v“ veränderliche Vorgabe □ fixed = “u“ unveränderliche Vorgabe ■ Beispiele: □ <element name=“buch”/> Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  59. 59. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 33 XML Schema - Elementdeklaration ■ Syntax: <element name=“Name“/> ■ Optionale Zusatzattribute: □ Typ □ type = “Typ“ atomarer, einfacher oder komplexer Typ □ Kardinalitäten (Vorgabe [1,1]): □ minOccurs = “x“ x ∈ { 0, 1, n } □ maxOccurs = “y“ y ∈ { 1, n, unbounded } □ Wertvorgaben (schließen sich gegenseitig aus!): □ default = “v“ veränderliche Vorgabe □ fixed = “u“ unveränderliche Vorgabe ■ Beispiele: □ <element name=“buch”/> □ <element name=“kapitel” minOccurs=“0” maxOccurs=“unbounded”/> Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  60. 60. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 33 XML Schema - Elementdeklaration ■ Syntax: <element name=“Name“/> ■ Optionale Zusatzattribute: □ Typ □ type = “Typ“ atomarer, einfacher oder komplexer Typ □ Kardinalitäten (Vorgabe [1,1]): □ minOccurs = “x“ x ∈ { 0, 1, n } □ maxOccurs = “y“ y ∈ { 1, n, unbounded } □ Wertvorgaben (schließen sich gegenseitig aus!): □ default = “v“ veränderliche Vorgabe □ fixed = “u“ unveränderliche Vorgabe ■ Beispiele: □ <element name=“buch”/> □ <element name=“kapitel” minOccurs=“0” maxOccurs=“unbounded”/> □ <element name=“subtitel” type=“string” minOccurs=“0”/> Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  61. 61. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 34 XML Schema - Attributdeklaration ■ Syntax: <attribute name=“Name“/> ■ Optionale Zusatzattribute: □ Typ: □ type = “Typ“ □ Existenz: □ use = “optional“ Kardinalität [0,1] □ use = “required“ Kardinalität [1,1] □ Vorgabewerte: □ use = “default“ value = “v“ veränderliche Vorgabe v □ use = “fixed“ value = “u“ unveränderliche Vorgabe u □ Beispiele: □ <attribute name=“id” type=“ID” use=“required”/> □ <attribute name=“alter” type=“string” use=“optional”/> □ <attribute name=“sprache” type=“string” use=“default” value=“de”/> Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  62. 62. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 35 XML Schema - Elementtypen ■ XML-Schema unterscheidet □ Atomare Typen □Eingebaute Elementartypen wie int oder string □ Einfache Typen □haben weder eingebettete Elemente noch Attribute □in der Regel von atomaren Typen abgeleitet □ Komplexe Typen □dürfen Elemente und Attribute besitzen Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  63. 63. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 36 XML Schema - Elementtypen ■ Atomare Typen □ XML-Schema unterstützt eine große Menge (>40) interner Basistypen □ Numerisch: byte, short, int, long, float, double, decimal, … □ Zeitangaben: time, date, month, year, timeDuration, … □ Sonstige: string, boolean, uriReference, ID, … ■ Beispiele: □ <element name=“jahr“ type=“year“/> □ <element name=“seitenzahl“ type=“positiveInteger“/> □ <attribute name=“alter“ type=“unsignedShort“/> □ <attribute name=“homepage“ type=“anyURI“/> Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  64. 64. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 37 XML Schema - Elementtypen ■ Einfache Typen □ von bestehenden Typen können einfache Typen abgeleitet werden: □ Typdefinition: □<simpleType name=“autorAlter“ base=“unsignedShort“> <maxInclusive value=“200“/> </simpleType> □ Dokumentdefinition: <attribute name=“age“ type=“autorAlter“/> □ einfachen Typen dürfen keine verschachtelten Elemente enthalten! □ In ähnlicher Weise können Listen definiert werden: □ Typdefinition: <simpleType name=“autorTyp“ base=“string“ derivedBy=“list“/> (Name eines Autors als mit Leerzeichen getrennte Liste von Zeichenketten) □ Dokumentdefinition: <element name=“autor“ type=“autorTyp“/> Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  65. 65. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 38 XML Schema - Elementtypen ■ Komplexe Typen □ Komplexe Typen dürfen eingebettete Elemente und Attribute besitzen □ Bsp. Typdefinition: <complexType name=“autorTyp“> □ <sequence> <element name=“vorname“ type=“string“ minOccurs=“0“ maxOccurs=“unbounded“/> <element name=“nachname“ type=“string“/> </sequence> <attribute name=“alter” type=“autorAlter” use=“optional”/> </complexType> □ Gruppierungs-Bezeichner: □ <sequence> … </sequence> Feste Reihenfolge (a,b) □ <all>… </all> Beliebige Reihenfolge (a,b oder b,a) □ <choice> … </choice> Auswahl (entweder a oder b) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  66. 66. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 39 XML Schema - Elementtypen ■ Wie definiert man ein leeres Element? ● Bsp.: Telefonnr. soll nur ein Attribut haben und sonst leer sein <telefonnr nr=“555-9-43221“ /> Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  67. 67. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 39 XML Schema - Elementtypen ■ Wie definiert man ein leeres Element? ● Bsp.: Telefonnr. soll nur ein Attribut haben und sonst leer sein <telefonnr nr=“555-9-43221“ /> <element name=“telefonnr“> <complexType> <attribute name=“nr“ type=“string“/> </complexType> </element> Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  68. 68. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 40 XML Schema - Typhierarchien ■ Typdefinition kann ebenfalls erfolgen durch □ Erweiterung (engl. extension) oder □ Restriktion (engl. restriction) einer bestehenden Typdefinition ■ Alle Typen in XML-Schema sind entweder □ Atomare Typen (z.B. string) oder □ Erweiterung bzw. Restriktion bestehender Typen ■ Alle Typen bilden eine Typhierarchie □ Baum mit Wurzel: Typ Zeichenkette □ Keine Mehrfachvererbung ■ Typen sind entlang der Typhierarchie abwärtskompatibel: □ Für Typinstanzen gilt das Substituierbarkeitsprinzip □ Elemente eines bestimmten Typs akzeptieren auch Daten einer Erweiterung oder Restriktion des geforderten Typs Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  69. 69. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 41 XML Schema - Typhierarchien ■ Typen können konstruktiv um weitere Elemente oder Attribute zu neuen Typen erweitert werden ■ Beispiel: <complexType name=“extendedAutorTyp“> <extension base=“autorTyp“> <sequence> <element name=“email“ type=“string“ minOccurs=“0“ maxOccurs=“1“/> </sequence> <attribute name=“homepage” type=“string” use=“optional”/> </extension> </complexType> ■ Erweitert den zuvor definierten Typ authorType um □ ein optionales Element email □ ein optionales Attribut homepage Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  70. 70. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 42 XML Schema - Typhierarchien ■ Typen können durch die Verschärfung von Zusatzangaben bei Typdefinitionen in ihrer Wertemenge eingeschränkt werden ■ Beispiele für Restriktionen: □ Bisher nicht angegebene type-, default- oder fixed-Attribute □ Verschärfung der Kardinalitäten minOccurs, maxOccurs ■ Substituierbarkeit □ Menge der Instanzen des eingeschränkten Untertyps muss immer eine Teilmenge des Obertyps sein! ■ Restriktion komplexer Typen □ Struktur bleibt gleich: es dürfen keine Elemente oder Attribute weggelassen werden ■ Restriktion einfacher Typen □ Restriktion ist (im Gegensatz zur Erweiterung) auch bei einfachen Typen erlaubt Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  71. 71. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 43 XML Schema - Typhierarchien ■ Beispiel (Restriktion eines Komplexen Typs): <complexType name=“restrictedAutorTyp“> <restriction base=“autorTyp“> <sequence> <element name=“vorname“ type=“string“ minOccurs=“0“ maxOccurs=“2“ /> <element name=“nachname“ type=“string“/> </sequence> <attribute name=“alter” type=“autorAlter” use=“required ”/> </restriction> </complexType> ■ Gegenüber dem ursprünglichen Typ wurde die Anzahl des Elements “vorname“ auf 2 begrenzt und das Attribut “autorAlter“ erzwungen Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  72. 72. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 44 XML – Namensräume XML-Autoren definieren eigene XML Element-Typen (Tags), die global für ein Dokument gelten ■ XML-Tags mit demselben Namen, aber unterschiedlicher Bedeutung und unterschiedlichen Attributen Ambiguität und Namenskonflikte <compactDisk autor=“MisterX"> <titel>Das wohltemperierte Klavier</titel> <track Nummer=“1“> <titel>Fuge Nr. 1</titel> <autor>Johann Sebastian Bach</autor> </track> </compactDisk> Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  73. 73. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 45 XML – Namensräume XML Namensraum legt eindeutigen Kontext für XML Element-Typ fest ■ definiert Namen, die jeweils bestimmten Schemata zugeordnet werden (Vermeidung von Namenskonflikten) ■ benötigt keine formale Struktur ■ Zerlegung komplexer Strukturen in handhabbare Teilbereiche (vgl. Modulkonzept) ■ Mischung verschiedener Namensräume ■ jeweils eigene Namensräume für Elemente und XML-Entitäten pro Dokument / Dokumentenklasse (Gültigkeitsbereich) ■ jeweils eigener Namensraum für Attribute pro Element (Gültigkeitsbereich) ■ jeweils eigene universelle Namensräume für Fremddaten-Entitäten und Prozessanweisungen Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  74. 74. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 46 XML – Namensräume Namespace Binding Prefix- Definition <cd:compactDisk xmlns:cd = “http://www.uni-jena.de/cd.dtd“ xmlns:tr = “http://www.beispiel.de/track.dtd“ autor=“MisterX“> <cd:titel>Das wohltemperierte Klavier</cd:titel> <tr:track nummer=“1“> <tr:titel>Fuge Nr. 1</tr:titel> <tr:autor>Johann Sebastian Bach</tr:autor> </tr:track> </cd:compactDisk> Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  75. 75. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 47 XML und Semantik ■ allgemeine, erweiterbare Meta-Markup-Sprache zur Repräsentation von semi-strukturierten Daten <adresse> <name> <vorname>Harald</vorname> <name>Sack</nachname> </name> <strasse>Ernst-Abbe-Platz</ strasse> <hausnummer>2</hausnummer> <plz>07743</plz> <ort>Jena</ort> ■ Aber: woher weiß man, dass <adresse> eine Adresse bezeichnet? Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  76. 76. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 48 XML und Semantik ■ XML instantiiert vorgegebene, vom Benutzer frei definierbare Datentypen (customized tagging scheme) ■ dazu zählen □ Typfestlegung einfacher (simpler) XML-Elemente □ syntaktische Definition komplexer XML-Elemente □ Definition von Eigenschaften (Attributen) von XML-Elementen □ Definition von einfachen Restriktionen bzgl. XML-Elementtypen ■ Definition der XML-Syntax/Struktur via DTD oder XMLSchema Fazit: XML bildet die Basis des Semantic Web Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  77. 77. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 49 Syntaktische Definition mit XMLSchema ■ XML-Schema als Template □ XMLSchema definiert XML-Elemente (simple/complex), zugehörige Attribute und implementiert Restriktionen (Constraints) □ XMLSchema implementiert Vererbungskonzept objektorientierter Programmiersprachen □ XMLSchema erlaubt die Verwendung unterschiedlicher Namensräume □ global einheiltliche Identifikation von XML-Elementen □ Kombination unterschiedlicher XML-Vokabularien ■ XML-Schema als Validator □ mit XMLSchema Definitionen können XML-Dokumente validiert werden  Interoperabilität Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  78. 78. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 50 Warum XML alleine noch nicht ausreicht… <adresse> <name> <vorname>Harald</vorname> <adresse> <name>Sack</nachname> <name> </name> <firstname>Harald</firstname> <strasse>Ernst-Abbe-Platz</strasse> <mi>H</mi> <hausnummer>2</hausnummer> <surname>Sack</surname> <plz>07743</plz> </name> <ort>Jena</ort> <street>Ernst-Abbe-Platz</street> </adresse> <number>2</number> <zip>07743</zip> <city>Jena</city> <state>Thüringen</state> </adresse> Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  79. 79. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 50 Warum XML alleine noch nicht ausreicht… <adresse> <name> <vorname>Harald</vorname> <adresse> <name>Sack</nachname> <name> </name> <firstname>Harald</firstname> <strasse>Ernst-Abbe-Platz</strasse> <mi>H</mi> <hausnummer>2</hausnummer> <surname>Sack</surname> <plz>07743</plz> </name> <ort>Jena</ort> <street>Ernst-Abbe-Platz</street> </adresse> <number>2</number> <zip>07743</zip> <city>Jena</city> <state>Thüringen</state> Sind beide Inhalte miteinander </adresse> vereinbar ? Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  80. 80. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 51 Warum XML alleine noch nicht ausreicht… < name > < education> < CV > < work> XML-Dokument mit „sprechenden“ Bezeichnern < private > Dokument Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  81. 81. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 52 Warum XML alleine noch nicht ausreicht… < ναµε > <εδυχατιον > < Χς > <ωορκ> XML-Dokument mit „sprechenden“ Bezeichnern < πριϖατε > aus der Sicht des eines Programms Dokument Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  82. 82. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 53 Warum XML noch nicht ausreicht… < ναµε > < ναµε > <εδυχατιον > <εδυχατιον > < Χς > < Χς > <ωορκ> <ωορκ> < πριϖατε > < πριϖατε > Dokument 1 Dokument 2 Kommunikationspartner müssen sich <Χϖ> über die Semantik der Metadaten einigen … <ναµε> Schema-Definition Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  83. 83. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 54 Warum XML alleine noch nicht ausreicht… <> <εδυχατιον > Χς <  > <ωορκ> < πριϖατε > Dokument 1 Dokument 2 Schema Definitionen <Χϖ> <> … … <ναµε> <> Schema Definitionen Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  84. 84. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 54 Warum XML alleine noch nicht ausreicht… < ναµε > <> <εδυχατιον > <> < Χς > <  > <ωορκ> <> < πριϖατε > <> Dokument 1 Dokument 2 Schema Definitionen <Χϖ> Ontologien <> … Beschreibungslogiken … <ναµε> RDF / OWL / SWRL <> Inferenzmechanismen Schema Trust Definitionen Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  85. 85. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 55 Warum XML noch nicht ausreicht… ■ Semantik eines XML-Dokuments erschließt sich nur dem menschlichen Benutzer ■ XML = syntaktisch standardisierte Meta-Sprache zur Kommunikation zwischen Systemen und zur Auszeichnung von Daten ■ XML dient der Beschreibung von Daten/Nachrichten im Semantic Web ■ Aber: □ XML besitzt keine semantische Interoperabilität □ Es ist stets ein Modell der Umgebung notwendig, d.h. Zusammenarbeit ist dann nur möglich, wenn sich die beteiligten Akteure über die Semantik der verwendeten XML-Syntax geeinigt haben □ z.B. Agenten in abgeschlossenen homogenen Umgebungen ( WWW ist aber heterogen und dynamisch!) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  86. 86. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.2 XML und XMLSchema 56 Semantic Web Architektur Interface & Application Trust Proof Unifying Logic Query: Ontology: OWL Rule: RIF Crypto SPARQL RDFS Data Interchange: RDF XML / XSD URI / IRI Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  87. 87. Semantic Web - Vorlesungsinhalt 57 1 27.10.2009 – Vorlesung Nr. 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2. Semantic Web Basisarchitektur Die Sprachen des Semantic Web - Teil 1 2.1.Uniform Resource Identifier - URI 2.2.XML und XMLSchema 2.3.Resource Description Framework - RDF 2.4.RDF Schema 2.5.Wie kommt die Semantik ins WWW? 2.6.Abfragesprache SPARQL 2.7.Warum reicht RDF(S) noch nicht aus? Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  88. 88. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.1 URIs / 2.2 XML und XMLSchema 58 Literatur • Ch. Meinel, H. Sack: WWW - Kommunikation, Internetworking, Webtechnologien, Springer, 2004. Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
  89. 89. 2. Semantic Web Basisarchitektur 2.1 URIs / 2.2 XML und XMLSchema 59 Literatur □Blog http://sewe0910.blogspot.com/ □Materialien-Webseite http://www.hpi.uni-potsdam.de/meinel/teaching/semantic_web_ws0910.html □bibsonomy - Bookmarks http://www.bibsonomy.org/user/lysander07/sw0910_02 Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam

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