Banco de Dados XML

Banco de Dados XML
Tiago Roberti Sampaio

Introdução ao XML
 eXtensible Markup Language – O recomendado pela W3C para usar como
linguagem de marcação.
 Documentos organizados hierarquicamente.
**W3C, ou World Wide Web Consortium, é um consórcio de empresas de tecnologia
que visa padronizar a criação e interpretação de conteúdos para websites.

Linguagem de Marcação?
 HTML – HyperText Markup Language é uma linguagem para organizar e formatar
um website.
 XML – eXtended Markup Language padroniza uma sequência de dados com o
objetivo de organizar, separar o conteúdo e integrá-lo com outras linguagens.

Características do XML
 Sintaxe simples.
 Compartilhamento de informações entre diferentes computadores e aplicações.
 Integração com outras linguagens.
 Portabilidade: um BD pode escrever um arquivo XML para que outro BD consiga
lê-lo.

XML vs Relacional
phone phone phone
{ row: { name: “John”, phone: 3634 },
row: { name: “Sue”, phone: 6343 },
row: { name: “Dick”, phone: 6363 }}
name phone
John 3634
Sue 6343
Dick 6363
row row row
name name name
“John” 3634 “Sue” 6343 “Dick” 6363
Relation
… in XML

Projeto de um BD XML
 Especificação de requisitos: levantamento das necessidades de dados.
 Modelagem conceitual: uso de um modelo de dados convecional, ex. ER.
 Modelagem lógica: uso de um modelo de dados baseado em grafo, adequado à
representação de uma hierarquia XML.
 Modelagem física: especificação do esquema XML.

Banco de Dados com suporte XML
 Tem ferramentas que convertem o conteúdo XML para um banco de dados
tradicional.
 Aceita XML como entrada
 Rederiza XML como saída
 Ex: Postgre tem um biblioteca interna de manipulação XML

Documentos orientados a registros
 <endereço>
 <rua>Beira-Mar</rua><numero>104</numero><complemento>apto
203</complemento>
 <bairro>centro</bairro><cidade>Florianópolis</cidade> <cep>88010-
600</cep>
 </endereço>
 <endereço>
 <rua>Lauro Linhares</rua><numero>761</numero><bairro>trindade</bairro>
 <cidade>Florianópolis</cidade><cep>88040-900</cep>
 </endereço>

Banco de Dados com XML nativo
 Define um modelo lógica para um documento XML, e armazena e recupera de
acordo com este modelo.
 Possui um documento como unidade fundamental de armazenamento lógico.
 Especilizado em armazenar dados XML, armazena todos os componenetes do
modelo XML (elementos, atributos, etc).

Benefícios
 Suporta transações.
 Acesso integrado a legados.
 Suporte à distribuição.
 Escalabilidade para grandes volumes.
 Tem melhor desempenho que SGBDs padrão.

BD com suporte XML X nativo XML
 Qual a vantagem de cada um?

BD XML X BD comum
 Qual a vantagem de se utilizar um BD XML?

BD XML X BD comum
 Mas... Por que utilizar XML?
Vamos supor uma empresa X que possui um conjunto de dados que precisa
ser disponibilizados para a empresa parceira Y. Como fazer isso de maneira simples?

XML!
<?xml version=”1.0″
encoding=”ISO-8859-1″ ?>
<pedidos>
<pedido id=”1″>
<item descrição=”1″ qtde=”100″ />
<item descrição=”2″ qtde=”20″/>
</pedido>
<pedido id=”2″>
<item descrição=”1″ qtde=”25″ />
</pedido>
<descrições>
<descrição id=”1″>Pacote de papel sulfite</descrição>
<descrição id=”2″>Pacote de papel carbono</descrição>
<descrição id=”3″>Caixa de grampos</descrição>
<descrição id=”4″>Borracha branca</descrição>
</descrições>
</pedidos>

Por que não usar XML?
 Suponha que exista a necessidade de se transmitir o valor de determinados items,
e cada item possui um identificador. E agora?

Mas...
 E se eu precisasse passar o valor de milhares de itens?
 A quantidade de informação real (somente dos dados) que está sendo fornecida é
bem menor comparada à quantidade de informações “extras” (tags) contidos no
arquivo.
 E também, não existe necessidade alguma dessa lista ser descrita
hierarquicamente.

Mapeamento na “mão” de um BD XML

Técnica Edge
 Consiste em armazenar todos os documentos em uma única tabela chamada Edge
 Edge(source, ordinal, name, flag, target)
Id que indica o documento
XML
N º para preservar a ordem
entre os elementos de um
mesmo documento.
Nome do elemento ou
atributo

Técnica Edge
 Consiste em armazenar todos os documentos em uma única tabela chamada Edge
 Edge(source, ordinal, name, flag, target)
 Para armazenar os valores, uma tabela Vpara cada tipo
 Vtype(vid, value)

SGBDs XML Híbridos
 Suporte a armazenamento de docs. XML em sua forma nativa, ao mesmo tempo
em que mantém suporte a armazenamento de dados relacionais/objeto-relacionais
 Oracle: tem suporte a SQLX

SELECT SQLX
 SELECTXMLElement(“departments",XMLElement(“de
pt",XMLElement(“number",
DEPTNO),XMLElement(“name",
DNAME),XMLElement(“location", LOC)))FROM DEPT;
<departments><dept><number>10</number>
<name>ACCOUNTING</name><location>NEW YORK</location>
</dept></departments><departments>
<dept><number>20</number><name>RESEARCH</name>
<location>DALLAS</location></dept></departments >

XMLElement()
 Usado para criar elementos XML
 XMLELEMENT (
[NAME] id
[, XMLAttributes() ]
[, ( instância_elemento_XML )+ ]
)

XMLElement()
SELECT
XMLELEMENT("NOME_CLIENTE" ,
CLI.CNOME
)
FROM CLIENTES_REL CLI
WHERE CLI.CESTADO = 'CE'
<NOME_CLIENTE>Lineu</NOME_CLIENTE>
<NOME_CLIENTE>Valdiana</NOME_CLIENTE>

XMLElement()
SELECT XMLELEMENT("CLIENTE_CEARA",
XMLELEMENT("NOME",
CLI.CNOME
),
XMLELEMENT("CIDADE",
CLI.CCIDADE
)
)
<CLIENTE_CEARA>
<NOME>Lineu</NOME>
<CIDADE>Fortaleza</CIDADE>
</CLIENTE_CEARA>
<CLIENTE_CEARA>
<NOME>Valdiana</NOME>
</CLIENTE_CEARA>

XMLAttributes()
 Define os atributos de um elemento
 XMLATTRIBUTES (
expressão_valor [AS alias]
[, value_expr [AS alias]*
)

XMLAttributes()
SELECT XMLELEMENT("CLIENTE_CEARA",
XMLATTRIBUTES(
CLI.CCODIGO AS "CODIGO"
),
XMLELEMENT("NOME",
CLI.CNOME
),
XMLELEMENT("CIDADE",
CLI.CCIDADE
)
)
<CLIENTE_CEARA CODIDO="1">
<NOME>Lineu</NOME>
</CLIENTE_CEARA>
<CLIENTE_CEARA CODIDO="3">
</CLIENTE_CEARA>

XMLForest()
 Gera uma lista de elementos XML a partir de uma lista de expressões de valor e
seus aliases opcionais. Valores nulos não geram elementos XML.
 XMLFOREST (
expressão_valor [AS alias]
[, expressão_valor [AS alias] ]*
)

XMLForest()
SELECT XMLFOREST(
CLI.CNOME AS "NOME",
CLI.CCIDADE AS "CIDADE",
CLI.CEP AS "CEP"
)
<NOME>Lineu</NOME>
<CEP>60356-030</CEP>
<CEP>60486-025</CEP>

XMLAgg()
 Gera uma lista de elementos XML a partir de um agrupamento (GROUP BY). Se
nenhum GROUP BY for especificado, é retornado um agregado XML para todas as
cláusulas da consulta.
 XMLAGG (
instância_elemento_XML
[ GROUP BY lista_atributos ]
)

XMLAgg()
SELECT XMLELEMENT("CLIENTES",
XMLATTRIBUTES(CLI.CCIDADE AS "CIDADE")
XMLAGG(
XMLELEMENT("CLIENTE",
CLI.CNOME )
)
)
GROUP BY CLI.CCIDADE;
<CLIENTES CIDADE="FORTALEZA">
<CLIENTE>Lineu</CLIENTE>
<CLIENTE>Valdiana</CLIENTE>
</CLIENTES>
<CLIENTES CIDADE="SOBRAL">
<CLIENTE>Marta</CLIENTE>
<CLIENTE>Joana</CLIENTE>
</CLIENTES>

XMLAgg()
SELECT XMLELEMENT("CLIENTES",
XMLAGG(
XMLELEMENT("CLIENTE",
CLI.CNOME )
)
)
FROM CLIENTES_REL CLI;
<CLIENTES>
<CLIENTE>Lineu</CLIENTE>
<CLIENTE>Valdiana</CLIENTE>
<CLIENTE>Marta</CLIENTE>
<CLIENTE>Joana</CLIENTE>
</CLIENTES>

XMLConcat()
 Gera um único fragmento XML a partir dos argumentos
 XMLConcat (
instância_elemento_XML
[, instância_elemento_XML ]*
)

XMLConcat()
SELECT
XMLELEMENT("PRODUTO_NOME", PROD.PNOME),
XMLELEMENT("PRODUTO_PRECO", PROD.PPRECO)
FROM PRODUTOS_REL PROD
XMLELEMENT("PRODUTO_NOME", PROD.PNOME) XMLELEMENT("PRODUTO_PRECO", PROD.PPRECO)
<PRODUTO_NOME>Monitor</PRODUTO_NOME> <PRODUTO_PRECO>589,50</PRODUTO_PRECO>
<PRODUTO_NOME>Mouse</PRODUTO_NOME> <PRODUTO_PRECO>50,25</PRODUTO_PRECO>
<PRODUTO_NOME>Teclado</PRODUTO_NOME> <PRODUTO_PRECO>165,88</PRODUTO_PRECO>

XMLConcat()
SELECT XMLCONCAT(
XMLELEMENT("PRODUTO_NOME", PROD.PNOME),
XMLELEMENT("PRODUTO_PRECO", PROD.PPRECO)
)
FROM PRODUTOS_REL PROD
XMLCONCAT(XMLELEMENT("PRODUTO_NOME", PROD.PNOME),
XMLELEMENT("PRODUTO_PRECO", PROD.PPRECO))
<PRODUTO_NOME>Monitor</PRODUTO_NOME>
<PRODUTO_PRECO>589,50</PRODUTO_PRECO>
<PRODUTO_NOME>Mouse</PRODUTO_NOME>
<PRODUTO_NOME>Teclado</PRODUTO_NOME>

Outras Funções
 XMLElement() Creates an XML Element.
 XMLForest()Creates an XML Fragment from passed-in components.
 XMLColAttVal() Creates an XML fragment and then expands the resulting XML so
that each XML fragment has the name "column" with the attribute "name"
 ExtractValue() Takes as arguments anXMLTypeinstance and an XPathexpression
and returns a scalar value of the resultant node.
 XMLTransform() Takes as arguments anXMLTypeinstance and an XSL style sheet,
which is itself a form ofXMLTypeinstance. It applies the style sheet to the instance
and returns anXMLType.
 XMLSequence() Takes input and returns either a varrayof the top-level nodes in
theXMLType, or anXMLSequencetype an XML document for each row of the cursor.
 XMLConcat() Takes as input a series ofXMLTypeinstances, concatenates the series
of elements for each row, and returns the concatenated series.
 UpdateXML() Takes as arguments anXMLTypeinstance and an XPath-value pair,
and returns anXMLTypeinstance with the updated value.

XPath
 Os principais operadores da XPath são / e //. O primeiro serve para dar um passo
na árvore XML, enquanto o segundo serve para pular vários níveis de uma só vez.
Funciona de maneira parecida como se fosse uma árvore de diretórios. O resultado
de cada expressão XPath é um conjunto de elementos especificados pelo caminho.

XPath
<?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1"?> <catalog> <cd
country="USA"> <title>Empire Burlesque</title>
<artist>Bob Dylan</artist> <price>10.90</price> </cd> <cd
country="UK"> <title>Hide your heart</title>
<artist>Bonnie Tyler</artist> <price>9.90</price> </cd> <cd
country="USA"> <title>Greatest Hits</title>
<artist>Dolly Parton</artist> <price>9.90</price> </cd>
</catalog>
 A expressão XPath abaixo seleciona o elemento RAIZ catalog: /catalog
 A expressão XPath abaixo seleciona todos os elementos cd do elemento
catalog: /catalog/cd
 A expressão XPath abaixo seleciona todos os elementos price de todos os
elementos cd do elemento catalog: /catalog/cd/price

Xpath: Selecionando elementos
desconhecidos
 A expressão XPath a seguir seleciona todos os elementos filhos de todos os
elementos cd do elemento catalog: /catalog/cd/*
A expressão XPath a seguir seleciona todos os elementos price que são elementos
netos do elemento catalog: /catalog/*/price
A expressão XPath a seguir seleciona todos os elementos price que têm dois
ancestrais: /*/*/price
A expressão XPath a seguir seleciona todos os elementos no documento: //*

Xpath: Selecionando seções
 Usando-se colchetes numa expressão XPath você pode especificar um elemento
adiante.
 A expressão XPath a seguir seleciona o primeiro elemento cd filho do elemento
catalog: /catalog/cd[1]
A expressão XPath a seguir seleciona o último elemento cd filho do elemento
catalog (Nota: não existe a função first()): /catalog/cd[last()]
A expressão XPath a seguir seleciona todos os elementos cd do elemento catalog
que tem um elemento price: /catalog/cd[price]
A expressão XPath a seguir seleciona todos os elementos cd do elemento catalog
que tem um elemento price com valor de 10.90: /catalog/cd[price=10.90]
A expressão XPath a seguir seleciona todos os elementos price de todos os
elementos cd do elemento catalog que tem um elemento price com valor de
10.90: /catalog/cd[price=10.90]/price

Xpath: Selecionando vários caminhos
 Usando o operador "|" numa expressão XPath você pode selecionar vários
caminhos.
A expressão XPath a seguir seleciona todos os elementos title e artist do elemento
cd do elemento catalog: /catalog/cd/title | /catalog/cd/artist
A expressão XPath a seguir seleciona todos os elementos title e artist do
documento: //title | //artist
A expressão XPath a seguir seleciona todos os elementos title, artist e price do
documento: //title | //artist | //price
A expressão XPath a seguir seleciona todos os elementos title do elemento cd do
elemento catalog, e todos os elementos artist no documento: /catalog/cd/title |
//artist

Atributos no XPath
 Esta expressão XPath seleciona todos os atributos chamados country: //@country
Esta expressão XPath seleciona todos os elementos cd que tem um atributo
chamado country: //cd[@country]
Esta expressão XPath seleciona todos os elementos cd que tem algum
atributo: //cd[@*]
Esta expressão XPath seleciona todos os elementos cd que tem um atributo
chamado country com valor 'UK': //cd[@country='UK']

Xquery: FLWOR Expressions
FOR-LET-WHERE-ORDERBY-RETURN = FLWOR
FOR/LET Clauses
List of tuples
WHERE Clause
List of tuples
ORDERBY/RETURN Clause
Instance of XQuery data model

Xquery: For vs Let
 FOR $x IN list-expr
 Binds $x in turn to each value in the list expression.
 LET $x = list-expr
 Binds $x to the entire list expression,
 Useful for common sub-expressions and for aggregations.

For
 FOR iterates over an input sequence and calculates some value for each item in
that sequence, returning a sequence obtained by concatenating the results of these
calculations.
 In simple cases there is one output item for every input item. So:
for $n in (1 to 10)
return $n * $n
 Returns the sequence (1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100).

Let
 The XQuery LET clause simply declares a variable and gives it
a value:
let $maxCredit := 3000
let $overdrawnCustomers := //customer[overdraft > $maxCredit]
return count($overdrawnCustomers)
 In this example you can simply replace each variable reference
by the expression that provides the expression's value.
 This means that the result is the same as:
count(//customer[overdraft > 3000])

Exemplo 1:
FOR $x IN document("bib.xml")/bib/book
RETURN <result> $x </result>
Returns:
<result> <book>...</book></result>
...
LET $x IN document("bib.xml")/bib/book
RETURN <result> $x </result>
FOR generates a list of bindings
of $x to each book element in
the bib.
Returns:
<result> <book>...</book>
<book>...</book>
<book>...</book>
...
</result>
LET generates a single binding
of $x to the list of book
elements in the bib.

Exemplo 2:
Find all book titles published after 1995:
FOR $x IN document("bib.xml")/bib/book
WHERE $x/year > 1995
RETURN $x/title
Result:
<title> abc </title>
<title> def </title>
<title> ghi </title>

Exemplo 3:
For each author of a book by Morgan Kaufmann,
list all books they have published:
FOR $a IN distinct(document("bib.xml")
/bib/book[publisher=“Morgan Kaufmann”]/author)
RETURN <result>
$a,
FOR $t IN /bib/book[author=$a]/title
RETURN $t
</result>
distinct = a function that eliminates duplicates (after
converting inputs to atomic values).

Exemplo 4:
<result>
<author>Jones</author>
<title> abc </title>
<title> def </title>
</result>
<result>
<author> Smith </author>
<title> ghi </title>
</result>
Observe how the nested
structure of result
elements is determined by
the nested structure of the
query.
FOR $t IN /bib/book[author=$a]/title

Where
 Primeiro defina todas as tabelas de interesse e depois defina o where:
for $genre in //genre/choice
for $video in //video
for $actorRefs in $video/actorRef
for $actor in //actor
where $video/genre = $genre and $actor/@id = $actorRefs
return concat($genre, ": ", $actor)

Exemplo 5
<big_publishers>
FOR $p IN distinct(document("bib.xml")//publisher)
LET $b := document("bib.xml")/book[publisher = $p]
WHERE count($b) > 100
RETURN $p
</big_publishers>
For each publisher p
- Let the list of books
published by p be b
Count the # books in
b, and return p if b >
100
count = (aggregate) function that returns the number of elements

Exemplo 6
Find books whose price is larger than average:
LET $a=avg(document("bib.xml")/bib/book/price)
FOR $b in document("bib.xml")/bib/book
WHERE $b/price > $a
RETURN $b
avg() == aggregate function

Orderby
 Muito semelhante ao SQL padrão
for $x in //video
order by $x/year ascending, number($x/user-rating) descending
return $x/title

Return
 O return no Xquery define quais resultados serão exibidos, por exemplo:
for $v in //video[genre="comedy"]
return //actor[@id = $v/actorRef]

Sorting
<publisher_list>
FOR $p IN distinct(document("bib.xml")//publisher)
ORDERBY $p
RETURN <publisher> <name> $p/text() </name> ,
FOR $b IN document("bib.xml")//book[publisher = $p]
ORDERBY $b/price DESCENDING
RETURN <book>
$b/title ,
$b/price
</book>
</publisher>
</publisher_list>

If-then-else
FOR $h IN //holding
ORDERBY $h/title
RETURN <holding>
$h/title,
IF $h/@type = "Journal"
THEN $h/editor
ELSE $h/author
</holding>

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