02 Representacao de Dados e XML

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Representação de 
Dados e XML
Bancos de Dados
Luiz Celso Gomes-Jr
gomesjr@dainf.ct.utfpr.edu.br
 
Representando Dados
● Antes da invenção do computador, a grande 
maioria dos dados eram representados em 
papel
● No papel, texto, fguras, tabelas, etc. são 
representados com tinta e cabe ao leitor 
identifcar os diferentes elementos e 
entender o conteúdo
● No computador, precisamos saber de 
antemão com que tipo de dados estamos 
lidando para representá-los adequadamente
 
Processando Dados
● Quanto mais “organizados” (estruturados) os 
dados, mas simples é o processamento
● Exemplo de dados estruturados: listas, 
tabelas, matrizes
● Exemplo de dados não-estruturados: 
texto, imagens, sons
● Exemplo de dados semiestruturados: 
árvores, grafos
 
Processando Dados
 
Processando Dados
Information
Retrieval, NLP
Databases
 
Principais modelos de 
dados
● Modelo Relacional (tabelas - foco do 
curso)
● Modelo hierárquico (árvores - foco desta 
aula)
● Modelo de grafos (veremos no fm do 
curso)
 
Importância dos 
modelos
● Permitem a separação entre 
representação dos dados e a 
implementação física das estruturas
● Exemplo de ED1: um programador pode 
implementar um programa que usa uma 
lista encadeada e no futuro mudar a 
implementação das bibliotecas para uma 
lista duplamente encadeada sem precisar 
alterar o programa principal
 
Importância dos 
modelos
item = “chocolate”;
adicionaItem(item);
...
item = “chocolate”;
adicionaItem(item);
...
Modelo: Lista (biblioteca ou API)
Ap
lic
aç
ão
Im
pl
em
en
ta
çã
o 
da
s E
st
ru
tu
ra
s
bala cuca pudim
início
bala cuca pudim
início
Lista Encadeada Lista duplamente Encadeada
 
Importância dos 
modelos
● Em grandes empresas, os mecanismos de 
armazenamento mudam frequentemente 
para atender às demandas e isto não 
pode afetar as aplicações
● Exemplos: atualização de versão do 
SGBD, mudança de fornecedor de SGBD, 
upgrade de SGBD centralizado para SGBD 
distribuído
 
Modelo Hierárquico
● Usado para representar diversos tipos de 
dados
● Exemplos: Documentos, Categorias de 
Produtos, Modelos Orientados a Objeto, 
Disciplinas (tópicos, conteúdo, tarefas)
● Relativamente flexíveel e processamento 
relativamente efciente (no meio do 
caminho entre tabelas e grafos)
● XML é o principal padrão para 
representação e compartilhamento de dados
XML – eXtensible Markup 
Language
XML
▪Lançada em 1996 como uma versão 
simplifcada da SGML (Standard 
Generalized Markup Language), para ser 
utilizada na Web.
Metalinguagem
▪Tal como SGML, XML é uma 
metalinguagem (linguagem para criar 
linguagens).
▪O HTML original foi escrito em SGML. 
HTML5 é baseado em XML.
S G M L
H T M L M a t h M L …S V G
X M L
M e t a l i n g u a g e m
L i n g u a g e m
Linguagem de Marcação
▪Utiliza marcadores para agregar 
informações adicionais a documentos.
▪Tomemos como exemplo a seguinte 
frase:
Horácio escreveu o livro Vida dos Dinossauros.
▪Desejamos agregar informações que 
identifquem quem é o autor e qual a 
ação realizada.
Linguagem de Marcação
▪Os marcadores se diferenciam do 
conteúdo pelos símbolos “<” e “>” 
(seguem o mesmo princípio de HTML):
<autor>Horácio</autor> <ação>escreveu o livro Vida dos Dinossauros</ação>
• Os marcadores delimitam unidades estruturais 
denominadas elementos.
Estrutura Hierárquica
▪Marcações podem ser agrupadas 
hierarquicamente.
▪A interpretação de cada marcador está 
subordinada a seu contexto.
<sentença>
 <autor>Horácio</autor>
 <ação>escreveu o
 <publicação>
 <tipo>livro</tipo>
 <título>Vida dos Dinossauros</título>
 </publicação>
 </ação>
</sentença> 
Modelo de Dados XML
s e n t e n ç a
H o r á c i o
l i v r o
E s c r e v e u o
V i d a d o s D i n o s s a u r o s
t í t u l ot i p o
p u b l i c a ç ã o
a ç ã oa u t o r
Elementos e Atributos
▪Atributos:
<autor cpf=”487.526.548-74” nascimento=”12/5/1960”> 
 Horácio 
</autor>
• Elementos vazios:
<esgotado/>
Validação de Documentos
▪Documento bem formado:
▫atende às regras de construção XML
▪Documento válido:
▫bem formado
▫atende a um esquema
Esquema de dados
▪Defne as regras que os dados devem 
seguir para serem considerados válidos
▪Exemplo: Esquema “Livro” demanda que 
todas as instâncias tenham um título, 
uma editora, e pelo menos um autor
▪Existem vários padrões baseados em 
esquemas XML, como HTML5, Open 
Document (usado pelo Open Ofce), SVG 
(gráfcos vetoriais), GML (dados 
geográfcos), MathML (fórmulas 
matemáticas)...
Esquema de dados
▪Em XML existem duas formas de se 
especifcar esquemas para os 
documentos:
▫DTD (mais antigo)
▫XML Schema (mais moderno)
DTD
▪O documento XML pode se basear em 
uma gramática defnida através de uma 
DTD (Document Type Defnition)
▪DTDs são mais simples de defnir, mas 
têm gramática própria e não conseguem 
representar restrições entre elementos
<!ELEMENT documento (topico+)> 
<!ELEMENT topico (titulo, subtopico*)> 
<!ELEMENT titulo (#PCDATA)> 
<!ELEMENT subtopico (titulo, #PCDATA)>
XML Schema
▪Padrão para defnição de esquemas XML 
escritos em XML
▪Mais poderoso
▪Padrão moderno
Tipos Simples
<xs:element name="business">
 <xs:simpleType>
 <xs:restriction base="xs:string">
 <xs:maxLength value="30"/>
 </xs:restriction>
 </xs:simpleType>
</xs:element>
(Wilde, 2006)
(Wilde, 2006)
Tipo Composto
<xs:schema>
 <xs:element name="billingAddress" type="addressType"/>
 <xs:element name="shippingAddress" type="addressType"/>
 <xs:complexType name="addressType">
 <xs:sequence>
 <xs:element name="name" type="xs:string"/>
 <xs:element name="street" type="xs:string"/>
 <xs:element name="city" type="xs:string"/>
 <xs:element name="state" type="xs:string" minOccurs="0"/>
 <xs:element name="zip" type="xs:decimal"/>
 </xs:sequence>
 <xs:attribute name="country" type="xs:NMTOKEN"/>
 </xs:complexType>
</xs:schema>
(Wilde, 2006)
Identifcando recursos - URI
▪XML foi desenvolvido para representar 
dados na Internet, logo, é preciso 
garantir que um identifcador usado não 
entre em confito com outros defnidos 
por outras pessoas
▪A identifcação de um recurso é feita 
através de um URI – Uniform Resource 
Identifer.
▪URI = URL ou URN
URI
▪URL (Uniform Resource Locator): identifca 
recursos por meio de sua localização física na 
Internet.
Ex.: http://www.paleo.org
ftp://ftp.unicamp.br
mailto:horacio@paleo.org
▪URN (Uniform Resource Names): identifcador 
é relacionado indiretamente com sua 
localização física na rede (exige um resolver).
Ex.: urn:ogc:def:uom:celsius
urn:mpegra:mpeg21:dii:iswc:T-041.220.506-1
Consultando dados em XML
▪As duas principais linguagens de consulta 
a dados XML são XPath e XQuery
▪XPath
▫Especifca expressões na forma de caminhos 
que atendem padrões para alcançar nós 
específcos (elementos ou atributos)
▪XQuery
▫Queries para XML (usam XPath). Permite a 
especifcação de critérios elaborados para 
obtenção de dados.
Processando dados em XML
▪Paratarefas mais simples, onde uma 
linguagem de consulta não é necessária, 
usamos Parsers para manipular XML
▪Um parser XML lê um documento XML e 
disponibiliza seu conteúdo de forma 
conveniente para o programador
▪Em XML existem duas estratégias para 
parsing: SAX e DOM
XML Parsing
Diversas tecnologias têm sido criadas 
para o processamento de documentos 
XML.
Dentre estas tecnologias duas se 
destacaram e se tornaram referência:
– SAX – Simple API for XML
– DOM – Document Object Model
SAX
▪API baseada em eventos.
▪Útil quando se precisa processar 
documentos muito grandes 
(especialmente os que não cabem na 
memória)
Eventos de conteúdo
public class SAXBasico extends
 org.xml.sax.helpers.DefaultHandler
{
 public void startDocument() ...
 public void startElement(...) ...
 public void characters (...) ...
 public void endElement(...) ...
 public void endDocument() ...
}
Eventos de conteúdo
Método Acionado quando o parser encontra
startDocument início do documento
startElement início de um elemento
characters conteúdo texto
endElement final de um elemento
endDocument final do documento
DOM
▪DOM defne uma API para documentos 
XML e HTML.
▪Ele acrescenta ao padrão destas 
linguagens toda a funcionalidade e 
fexibilidade que um programa precisa 
para acessar e manipular documentos.
▪Representa o conteúdo do documento 
em uma árvore na memória e oferece 
ao programados métodos para navegar 
e obter dados
Processo
Documento XML
<aulaml>
 ...
 ...
</aulaml>
Parser
DOM Aplicação
DOM - Estudo de Caso
<FICHARIO>
 <individuo nome="Asdrubal da Silva">
 <idade>15</idade> 
 <genero>masculino</genero> 
 </individuo>
 <individuo nome="Quincas Borba">
 <idade>33</idade> 
 <genero>masculino</genero> 
 </individuo>
 <individuo nome="Doriana Margarina">
 <idade>42</idade> 
 <genero>feminino</genero> 
 </individuo>
</FICHARIO> 
Document Object Model
fichario
individuo
idade
15
GENERO
masculino
Asdrubal... individuo
idade
33
GENERO
masculino
Quincas... individuo
idade
42
GENERO
feminino
Doriana...
Interfaces
▪Node – esta interface representa 
genericamente qualquer nó da 
árvore.
▪Element – acrescenta propriedades 
e métodos específcos de um nó do 
tipo elemento.
▪Document – interface do nó raiz da 
árvore que representa o documento 
completo.
▪NodeList – representa uma lista de 
nós. Pode representar, por exemplo, a 
lista de flhos de um nó.
Navegar pelo Documento
getFirstChild()
getNextSibling()
getFirstChild() getFirstChild()
individuo
idade
15
GENERO
masculino
individuo
getNextSibling()
 
JSON
● Modelo de representação de dados 
semiestruturados 
● Baseado em JavaScript com foco em 
aplicações Web
● Mais simples e mais leve que XML (mas 
também mais limitado)
● Não defne linguagens (em construção)
● XML Nutella :) 
 
JSON x XML
{"employees":[
 { "firstName":"John", "lastName":"Doe" },
 { "firstName":"Anna", "lastName":"Smith" },
 { "firstName":"Peter", "lastName":"Jones" }
]}
<employees>
 <employee>
 <firstName>John</firstName> 
<lastName>Doe</lastName>
 </employee>
 <employee>
 <firstName>Anna</firstName> 
<lastName>Smith</lastName>
 </employee>
 <employee>
 <firstName>Peter</firstName> 
<lastName>Jones</lastName>
 </employee>
</employees>
 
Exercícios
● Dê exemplos de dados para cada tipo de 
modelo (relacional, hierárquico, grafos)
● Quais as vantagens de se usar um modelo 
padronizado como o XML?
 
Referências e Agradecimentos
● Diversos slides baseados no curso de BD do Prof. 
André Santanchè (UNICAMP)
– Site: http://www.ic.unicamp.br/~santanche
– Canal Youtube: 
https://www.youtube.com/santanche
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