XML - 管理数据交换/XQuery

XML - 管理数据交换

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1. XQuery 的定义

XQuery 是一种由万维网联盟 (W3C) 开发的查询语言，它使人们能够高效便捷地从原生 XML 数据库和存储 XML 数据的关系数据库中提取信息。

每个查询都包含一个引言和一个主体。引言建立了编译时环境，例如模式和模块导入、命名空间和函数声明以及用户定义的函数。主体生成整个查询的值。XQuery 的结构如图 1 所示。

图 1. XQuery 的结构
引言	注释	(: 示例版本 1.0 :)
	命名空间声明	declare namespace my = “urn:foo”;
	函数声明	declare function my:fact($n) {
		if ($n < 2)
		then 1
		else $n * my:fact($n – 1)
		};
	全局变量	declare variable $my:ten {my:fact(10)};

主体	构造的 XML	<table>{
	FLWOR 表达式	for $i in 1 to 10
	FLWOR 表达式	return
		<tr>
	封闭表达式	<td>10!/{$i}! = {$my:ten div my:fact($i)} </td>
		</tr>
		} </table>

2. XQuery 与其他查询语言的比较

2.1 XQuery 与 XPath 和 XSLT 的比较

XQuery、XPath、XSLT 和 SQL 都是优秀的查询语言。每种语言在不同的情况下都有其优势，因此 XQuery 无法替代所有任务中的它们。XQuery 建立在 XPath 表达式的基础上。XQuery 1.0 和 XPath 2.0 共享相同的数据模型、相同的函数和相同的语法。表 1 显示了每种查询语言的优缺点。

表 1. XQuery 与 XPath 和 XSLT 的比较

	优势	缺点
XQuery	1. 表达连接和排序 2. 以任意顺序操作值和节点的序列 3. 易于编写用户定义的函数，包括递归函数 4. 允许用户在查询中间构造临时 XML 结果，然后导航到该结果	1. XQuery 实现不如 XSLT 实现成熟
XPath 1.0	1. 用于寻址 XML 文档部分的便捷语法 2. 从现有 XML 文档或数据库中选择节点	1. 无法创建新的 XML 2. 无法仅选择 XML 节点的一部分 3. 无法引入变量或命名空间绑定 4. 无法处理日期值，计算数字集的最大值或对字符串列表进行排序
XSLT 1.0	1. 递归处理 XML 文档或将 XML 翻译成 HTML 和文本 2. 创建新的 XML 或现有节点的一部分 3. 引入变量和命名空间	1. 无法在不创建类似于 XQuery 的语言的情况下进行寻址 2. 无法处理值序列

2.2 XQuery 与 SQL 的比较

XQuery 在风格和语法上与 SQL 有相似之处。XQuery 和 SQL 之间的主要区别在于，SQL 专注于“扁平”行的无序集，而 XQuery 专注于值的序列和层次节点的有序序列。

3. XQuery 表达式

3.1 FLWOR 表达式

FLWOR 表达式是 XQuery 的重要组成部分。FLWOR 的发音为“flower”。这个名字来自FOR、LET、WHERE、ORDER BY 和RETURN 子句，这些子句组织了表达式。FOR 和 LET 子句可以在任何顺序出现任意次数。WHERE 和 ORDER BY 子句是可选的。但是，如果使用这些子句，则必须按给定的顺序显示它们。RETURN 子句必须存在。

XQuery 允许您以类似于 SQL 的方式使用连接查询。此示例在示例 1 中被描绘为视频表和演员表之间的连接。

示例 1.

 let $doc := .
   for $v in $doc//video,
       $a in $doc//actors/actor
     where ends-with($a, 'Lisa')
         and $v/actorRef = $a/@id
   order by $v/year
 return $v/title

LET 子句表示变量赋值。在本例中，查询将其初始化为 doc ('videos.xml')，或查询的结果将文档放置在数据库中。FOR 子句描述了一种迭代机制：一个变量依次处理所有视频，另一个变量依次处理所有演员。在本例中，查询处理视频和演员的配对。WHERE 子句选择您感兴趣的表。在本例中，您想知道演员是否出现在视频表中，且姓名以“Lisa”结尾。ORDER BY 子句以排序顺序获取结果。在本例中，您希望结果按视频的发布日期排序。表达式末尾的RETURN 子句通知系统您想要获取哪些信息。在本例中，您想要视频的标题。

3.2 条件表达式

XQuery 提供了 IF、THEN 和 ELSE 子句，即条件表达式。ELSE 子句是强制性的。原因是 XQuery 中的每个表达式都应该返回一个值。示例 2 中显示了一个查询，以检索所有书籍及其作者。您希望在头两个作者之后将其他作者作为“et-al”返回。

示例 2.

 for $b in document("books.xml")/bib/book
   return
     if (count($b/author) <= 2) then $b
       else <book> { $b/@*, $b/title, $b/author[position() <= 2], <et-al/>,
         ...... $b/publisher, $b/price } </book>

此查询从 books.xml 中读取书籍数据。如果每本书的作者数量小于 2 或等于 2，则查询直接返回书籍。否则，查询创建一个包含所有原始数据的新的书籍元素，但查询只包含头两个作者，并将 et-al 元素附加到其中。position() 函数只返回头两个作者。$b/@*，XPath 表达式，指的是 $b 上的所有属性。

3.3 XQuery 函数和运算符

XQuery 包含大量函数和运算符。表 2 显示了常用的内置函数。您可以描述自己的函数，并且许多引擎也提供自定义扩展。

表 2. 常用的内置函数

函数	说明
数学 +, -, *, div, idiv, mod, =, !=, <, >, <=, >= floor(), ceiling(), round(), count(), min(), max(), avg(), sum()	除法使用 div 而不是斜杠进行，因为斜杠表示 XPath 步进表达式。 idiv 是一个专门用于整数除法的运算符，它返回一个整数并忽略任何余数。
字符串和正则表达式 compare(), concat(), starts-with(), ends-with(), contains(), substring(), string-length(), substring-before(), substring-after(), normalize-space(), upper-case(), lower-case(), translate(), matches(), replace(), tokenize()	compare() 指示字符串排序。 translate() 执行字符的特殊映射。 matches()、replace() 和 tokenize() 使用正则表达式查找、操作和拆分字符串值。
日期和时间 current-date(), current-time(), current-dateTime() +, -, div eq, ne, lt, gt, le, gt	XQuery 具有许多用于日期和时间值的特殊类型，例如 duration、dateTime、date 和 time。在大多数情况下，您可以像处理数字一样对其进行算术运算和比较运算。两个字母的缩写代表等于、不等于、小于、大于、小于或等于以及大于或等于。
XML 节点和 QNames node-kind()，node-name()，base-uri() eq，ne，is，isnot，get-local-name-from-QName()，get-namespace-from-QName() deep-equal() >>，<<	node-kind() 返回节点的类型（例如“元素”）。node-name() 返回节点的 QName，如果存在的话。base-uri() 返回此节点所在的 URI。节点和 QName 值也可以使用 eq 和 ne（用于值比较）进行比较，或者使用 is 和 isnot（用于身份比较）。deep-equal() 根据两个节点的完整递归内容进行比较。 << 运算符在左操作数在文档顺序中preceeds右操作数时返回 true。>> 运算符是后续比较。
序列 item-at()，index-of()，empty()，exists()，distinct-nodes()，distinct-values()，insert()，remove()，subsequence()，unordered()。position()，last()	item-at() 返回给定位置的项，而 index-of() 尝试为给定项查找位置。 empty() 在序列为空时返回 true，exists() 在序列不为空时返回 true。 dictinct-nodes() 返回一个序列，其中完全相同的节点被移除，而 distinct-values() 返回一个序列，其中任何重复的原子值被移除。 unordered() 允许查询引擎在不保留顺序的情况下进行优化。 position() 返回当前正在处理的上下文项的位置。 last() 返回最后一项的索引。
类型转换 string()，data()，decimal()，boolean()	这些函数在可能的情况下返回给定类型的节点。 data() 返回节点的“类型化值”。
布尔值 true()，false()，not()	在 XQuery 中没有“true”或“false”关键字，而是使用 true() 和 false() 函数。 not() 返回其参数的 boolean 取反。
输入 document()，input()，collection()	document() 根据 URI 参数返回节点的文档。 collection() 根据字符串参数（可能是多个文档）返回集合。 input() 返回引擎提供的通用输入节点集。