Dados Semi-Estruturados e XML. Alberto Laender - DCC/UFMG
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- Adelino Lage Paiva
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1 Dados Semi-Estruturados e XML
2 Dados da Web A Web constitui hoje um repositório universal de dados Características dos dados da Web: Disponíveis através de documentos textuais Utilizados apenas para consumo humano Constantemente alterados Estrutura implícita e não-declarada: dados semi-estruturados Recuperação de informação na Web:. busca por palavras-chave e browsing
3 Três Visões da Web Web visual HTML+HTTP HTML: indica como os dados são apresentados Usuários podem apenas navegar pelos dados Web sintática HTML+HTTP+XML XML: indica a estrutura dos dados Aplicações podem processar os dados Web semântica HTML+HTTP+XML+RDF+DAML/OIL+ Anotações indicam o significado dos dados Aplicações podem entender os dados
4 Gerência de Dados da Web Principais problemas: Como modelar? Como consultar? Como processar? Exemplo: Um usuário deseja encontrar pacotes de viagem para Fortaleza, partindo de Belo Horizonte, que incluam três diárias de hotel e custem menos de R$1000,00. Necessidade de padrões para representação e intercâmbio de dados XML Tecnologia de bancos de dados: a Web oferece inúmeras oportunidades para a sua utilização
5 Gerência de Dados da Web Principais contribuições da tecnologia de bancos de dados: Modelos de dados Linguagens de consulta Técnicas para processamento de consultas Mecanismos para manipulação de visões e integração de dados Mecanismos para manutenção de integridade Estruturas para armazenamento e indexação de grandes volumes de dados
6 Dados Semi-Estruturados Características: Estrutura irregular e implícita Heterogêneos Diferentes tipos envolvidos Auto-descritivos e sem esquema prévio definido Fontes de dados semi-estruturados BD SGBD/SQL Modelo Relacional Arquivos BibTEX/LaTEX Arquivos HTML (anúncios, catálogos, etc.) s/news BDT SRI Modelo Vetorial
7 Exemplo de Dados Semi-Estruturados Arquivo author = {S.K. Cha}, title = {Kaleidoscope: A Cooperative Menu-Guided Query Interface (SQL Version)}, journal = {IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering}, year = 1991, volume = 3, number = 1, pages = {42-47} author = {C. Delobel and C. Lécluse and P. Richard}, title = {Databases: From Relational to Object-Oriented Systems}, year = 1995, publisher = {International Thompson Computer Press}, address = {London, UK} author = {R. Elmasri and J.A. Larson}, title = {A Graphical Query Facility for ER Databases}, booktitle = {Proceedings of 4th International Conference on Entity-Relationship Approach}, year = 1985, address = {Chicago, Illinois}, pages = { } }
8 Exemplo de Página da Web com Dados Semi-Estruturados
9 Exemplo de Página da Web com Dados Semi-Estruturados
10 Modelo para Dados Semi-Estruturados bib complex object &o1 paper paper book references &o12 &o24 &o29 references references author author year author title http title author publisher author author title page &o43 &o96 &o25 firstname lastname 1997 atomic object last firstname lastname first &o54 &o63 &o43 &o206 &o64 &o92 Serge Abiteboul Victor Vianu. Object Exchange Model (OEM)
11 Sintaxe para Dados Semi-Estruturados Bib: &o1 { paper: &o12 { }, book: &o24 { }, paper: &o29 { author: &o52 Abiteboul, author: &o96 { firstname: &243 Victor, lastname: &o206 Vianu }, title: &o93 Regular path queries with constraints, references: &o12, references: &o24, pages: &o25 { first: &o64 122, last: &o } } }
12 Sintaxe para Dados Semi-Estruturados Oids podem ser omitidos: { paper: { author: Abiteboul, author: { firstname: Victor, lastname: Vianu }, title: Regular path queries, page: { first: 122, last: 133 } } }
13 Sintaxe para Dados Semi-Estruturados Objetos não necessariamente do mesmo tipo { paper: { author: Abiteboul, author: { firstname: Victor, lastname: Vianu }, title: Regular path queries with constraints, page: { first: 122, last: 133 } } } { paper: { author: Abiteboul, title: Querying semistructured data, year: 1977, http: } }
14 Comparação com Dados Relacionais name phone row row row name phone name phone name phone John 3634 John 3634 Sue 6343 Dick 6363 Sue 6343 Dick 6363 { row: { name: John, phone: 3634 }, row: { name: Sue, phone: 6343 }, row: { name: Dick, phone: 6363 } }
15 Representação de BD Relacionais r1 ( a, b, c ) r2 ( c, d ) r1: a b c r2: c d a1 b1 c1 c2 d2 a2 b2 c2 c3 d3 c4 d4 { r1: { row: { a: a1, b: b1, c: c1 }, row: { a: a2, b: b2, c: c2 } }, { r2: { row: { c: c2, d: d2 }, row: { c: c3, d: d3 }, row: { c: c4, d: d4 } } }
16 XML (extensible Markup Language) Padrão W3C que complementa HTML para intercâmbio de dados na Web Origem: SGML Motivação: HTML descreve apresentação XML descreve conteúdo Aplicações atuais necessitam de componentes de software especiais (wrappers) para extração de dados da Web
17 De HTML para XML
18 HTML <h1> Bibliography </h1> <p> <i> Foundations of Databases </i> Abiteboul, Hull, Vianu <br> Addison Wesley, 1995 <p> <i> Data on the Web </i> Abiteoul, Buneman, Suciu <br> Morgan Kaufmann, 1999 Descreve a apresentação
19 XML <bibliography> <book> <title> Foundations </title> <author> Abiteboul </author> <author> Hull </author> <author> Vianu </author> <publisher> Addison Wesley </publisher> <year> 1995 </year> </book> </bibliography> Descreve o conteúdo
20 XML vs. HTML Marcadores ( tags ) são definidos pelo usuário para indicar estrutura Estruturas podem ser aninhadas em um nível de profundidade arbitrário Um documento XML pode conter uma descrição opcional de sua gramática (DTD Document Type Definition)
21 Exemplo de um Documento XML <bibliography> <description> SSD papers </description> <papers> <paper> <author> Abiteboul </author> <author> Vianu </author> <title> Regular path queries with constraints </title> <year> 1977 </year> <page> <first> 122 </first> <last> 133 </last> </page> </paper> <paper> <author> Abiteboul </author> <title> Querying semistructured data </title> <year> 1977 </year> </paper> </papers> </bibliography>
22 Dados XML e Semi-Estruturados Ambos são melhor descritos através de um grafo Ambos são auto-descritivos e não possuem esquema
23 Dados XML e Semi-Estruturados <person id= o123 > <name> Alan </name> <age> 42 </age> < > ab@com </ > </person> { person: &o123 { name: Alan, age: 42, ab@com } } <person father= o123 > </person> person name age Alan 42 ab@com { person: { father: &o123 } } father person father name age Alan 42 ab@com
24 Document Type Definitions (DTD) Uma DTD serve como uma gramática para o documento XML correspondente pode ser vista também como um esquema para os dados representados pelo documento XML <db> <!DOCTYPE db [ <person> <!ELEMENT db (person*)> <name> Alan </name> <!ELEMENT person (name,age, <age> 42 </age> +)> < > agb@abc.com </ > <!ELEMENT name (#PCDATA)> </person> <!ELEMENT age (#PCDATA)> <person>... </person> <!ELEMENT (#PCDATA)>... ]> </db>
25 DTDs como Esquemas Limitações: Ordem implícita Inexistência de tipos atômicos Tipos (associados aos elementos) são globais Não há distinção entre referências Outras facilidades: DCD (Document Content Description) XSL (XML Stylesheet Language) XML Schema
26 Linguagens de Consulta Para a Web: WebSQL (Mendelzon et al., 1997) WebOQL (Arocena & Mendelzon, 1998) Para dados semi-estruturados: Lorel (Abiteboul et al., 1997) Linguagem do sistema Lore, Stanford University StruQL (Fernandez, et al., 1997) Linguagem do ambiente Strudel, AT&T Research-Labs Para dados XML: XML-QL (Deutsch, et al., 1999) XQL ( XPath ( XQuery (
27 WebSQL Linguagem desenvolvida na Universidade de Toronto para consulta à Web Combina as duas formas usuais de busca de informação na Web: consulta por palavras-chave navegação (browsing) Adota uma visão relacional da Web Considerada uma linguagem de primeira geração por não permitir a manipulação do conteúdo das páginas (ao contrário, por exemplo, da linguagem WebOQL)
28 WebSQL Visão relacional da Web Document url title text length type modif title 1 text text title 2 text text title 3 text text Anchor base label label 1 label 2 label 3 href Uma possível (?) consulta SQL: select d1.url, d2.url from Document d1, Document d2 where d1.title = d2.title and not (d1.url = d2.url)
29 WebSQL C1: select d1.url, d2.url from Document d1 such that d1 mentions assunto, Document d2 such that d1 mentions assunto where d1.title = d2.title and not (d1.url = d2.url); C2: select d.url, d.title from Document d such that -> d; C3: select d.url, d.title from Document d such that ->* d where d.text contains bancos de dados or d.title contains bancos de dados ;
30 Lorel Essencialmente uma adaptação da linguagem OQL para dados semi-estruturados (modelo OEM). Centrada no conceito de expressão de caminho (path expression): uma seqüência de arcos da forma l 1.l 2..l n. Sintaxe básica: select obj: v from l 1.l 2..l n v where cond
31 Exemplos de Consultas em Lorel C1: select firstname: X from bib.paper.author.firstname X {firstname: Serge, firstname: Victor,...} C2: select author: X from bib._*.author X {author: {firstname: Serge, lastname: Abiteboul },...}
32 XML-QL Combina a sintaxe XML com facilidades típicas das linguagens para dados semi-estruturados (variáveis, expressões de caminho, padrões para extração de dados, etc.) Utiliza templates para formatar o resultado de acordo com a sintaxe XML Relacionalmente completa
33 Exemplos de Consultas XML-QL C1: where <paper> <author> Abiteboul </author> <title> $T </title> </paper> in construct $T C2: where <paper> <author> Abiteboul</author> <title> $T </title> <year> $Y </year> </paper> in construct <result> <title> $T </> <year> $Y </> </>
34 Referências Arocena, G. and Mendelzon, A. WebOQL: Restructuring Documents, Databases and Webs. In Proceedings of the 11th International Conference on Data Engineering, Orlando, Florida, 1998, pp Abiteboul, S. et al. The Lorel query language for semistructured data. Int. J. on Digital Libraries 1, 1 (1997), Abiteboul, S., Buneman, P. and Suciu, D. Data on the Web: From Relations to Semistructured Data and XML. Morgan Kaufmann, San Francisco, CA, Bonifati, A. and Ceri, S. Comparative Analysis of Five XML Query Languages. SIGMOD Record 29, 1 (2000), Deutsch, A. et al. A Query Language for XML. Computer Networks 31, (1999), Fernandez, M. F., Florescu, D., Levy, A. Y. and Suciu, D. A Query Language for a Web- Site Management System. SIGMOD Record 26, 3 (1997), Florescu, D., Levy, A. and Mendelzon, A. O. Database Techniques for the World Wide Web: a Survey. SIGMOD Record 27, 3 (1998), Mendelzon, A., Mihaila, G. and Milo, T. Querying the World Wide Web. International Journal on Digital Libraries, 1(1):54-67, 1997.
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