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2023-07-25T18:44:15Z

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{{Infobox Programmiersprache
| Name = XQuery
| Logo =
| Beschreibung = 
| Paradigma = [[Extensible Markup Language|XML]]
| Betriebssystem = [[Plattformunabhängigkeit|plattformunabhängig]]
| Lizenz =
| Erscheinungsjahr = 2005
| Entwickler = [[World Wide Web Consortium]]
| AktuelleVersion = 3.1
| AktuelleVersionFreigabeDatum = 21. März 2017
| Typisierung = [[Starke Typisierung|stark]]
| Implementierung = [[BaseX]], [[EXist (Datenbank)]], Galax, [[Saxon (Software)|Saxon]], Pathfinder, XQilla, Zorba
| Dialekte =
| Standardisierungen = [http://www.w3.org/standards/techs/xquery#w3c_all W3C Spezifikationen]
| Beeinflusst_von = [[XQL]], [[XML-QL]], [[Quilt (Abfragesprache)|Quilt]]
| Beeinflusste =
| Website = [http://www.w3.org/standards/xml/query w3.org]
}}

'''XQuery''' steht für '''XML Query Language''' und bezeichnet eine vom [[W3C]] spezifizierte [[Abfragesprache]] für [[XML-Datenbank]]en. Sie dient dazu, aus großen [[Extensible Markup Language|XML]]-Datensammlungen einzelne Teile herauszusuchen. Im Gegensatz dazu wird [[XSL Transformation|XSLT]] verwendet, um komplette XML-Dokumente zu transformieren.

XQuery benutzt eine an XSLT, [[SQL]] und [[C (Programmiersprache)|C]] angelehnte Syntax und verwendet [[XPath]] sowie [[XML Schema]] für sein Datenmodell und seine Funktionsbibliothek. Es ist aus den Sprachen [[XML Query Language|XQL]], [[XML-QL]] und [[Quilt (Abfragesprache)|Quilt]] hervorgegangen.

XQuery ist [[Starke Typisierung|stark typisiert]] und [[Turing-Vollständigkeit|Turing-vollständig]].

An der Entwicklung wesentlich beteiligt war (wie schon bei Quilt) [[Donald D. Chamberlin]].

== Sprachelemente ==
Außer Pfadausdrücken ([[XPath]]) gibt es eine ganze Reihe weiterer Spracheigenschaften, die in den folgenden Abschnitten anhand von kurzen Beispielen erläutert werden sollen.

=== Datenmodell ===
Die grundlegende Datenstruktur in XQuery ist eine Sequenz. Eine Sequenz ist eine geordnete Liste von keinem, einem oder mehreren Elementen. Eine Sequenz kann also auch ein XML-Dokument sein. Sequenzen werden in der Regel geklammert und können auch Duplikate enthalten. Sequenzen können nicht verschachtelt werden.

'''Folgende Sequenzen sind identisch:'''
* <code>(1, 2, 1)</code> und <code>(1, (2, 1))</code>
* <code>(1, (), <nowiki />)</code> und <code>(1, <nowiki />)</code>
* <code>(<A/>)</code> und <code><A/></code>

'''XQuery stellt sechs Funktionen zur Abfrage von [[Mächtigkeit (Mathematik)|Kardinalitäten]] auf Sequenzen zur Verfügung:'''
* fn:zero-or-one($seq)
* fn:one-or-more($seq)
* fn:exactly-one($seq)
* fn:empty($seq)
* fn:exists($seq)
* fn:count($seq)

Variablen werden in XQuery mit $-Präfix bezeichnet.

'''Bearbeiten von Sequenzen'''
* Der Kommaoperator hängt zwei Sequenzen hintereinander
* Werte hinzufügen kann man mit der Funktion fn:insert-before
* Werte löschen kann man mit der Funktion fn:remove
* Werte neu anordnen kann man mit der Funktion fn:reverse
* Werte umsortieren kann man mit der Funktion fn:unordered

=== Konstruktion von XML-Elementen ===
Direkte XML-Konstruktion mit konstanten Elementnamen („direct constructors“):
<html>
<head> { $page/head/content() } </head>
<body bgcolor={ $style/bgcolor/text() } > { $page/body/content() } </body>
</html>

„Computed constructors“
element html {
element head { $page/head/content() }
element body {
attribute bgcolor { $style/bgcolor/text() },
text { $page/body/content() }
}
}
Zur Konstruktion von XML-Daten stehen sowohl die direkte Schreibweise als XML als auch die eher deklarative Konstruktion mittels der sogenannten „computed constructors“ zur Verfügung. In beiden Fällen dienen die geschweiften Klammern <code style="white-space: nowrap">{ ... }</code> zur Einbettung von beliebigen weiteren XQuery-Ausdrücken in den Konstruktor.

=== Sortier-Funktionalität („order by“) ===
Im Gegensatz zur [[Relationale Algebra|Relationalen Algebra]] und zu [[SQL]] besitzen XML-Datenelemente eine implizit vorgegebene Ordnung („document order“). Alle XQuery-Ausdrücke müssen diese Ordnung erhalten, es sei denn, dies wird im Ausdruck explizit ausgeschaltet (Ordering mode: unordered).

=== FLWOR-Ausdrücke ===
Eine zentrale Rolle in XQuery spielen die sogenannten FLWOR-Ausdrücke (ausgesprochen: ''flower''). FLWOR ist eine Abkürzung für die Konstrukte <code>for, let, where, order by</code> und <code>return</code>, und kann als Analogie zu den (SELECT, FROM, WHERE) – Konstrukten in SQL betrachtet werden. Im Unterschied zu SQL sind FLWOR-Ausdrücke allerdings [[Case sensitivity|case-sensitive]]. FLWOR-Ausdrücke bilden Sequenzen auf Sequenzen ab (vgl. [[#Datenmodell|Datenmodell]]). FLWOR-Ausdrücke besitzen die folgende generische Form:

'''for''' $forvar1 '''at''' $posvar1 '''in''' <Expr>''',''' $forvar2 '''at''' $posvar2 '''in''' <Expr> …
'''let''' $letvar1 ''':=''' <Expr>''',''' $letvar2 ''':=''' <Expr> …
'''where''' <BoolExpr>
'''order by''' <Expr> '''ascending'''/'''descending'''
'''return''' <Expr>

Hierbei steht <code><Expr></code> für beliebige andere XQuery-Ausdrücke, und <code><BoolExpr></code> für einen Ausdruck vom Typ boolean. Die <code>for</code>-Konstrukte binden ihre Variablen <code>$forvar1, $forvar2, ... </code> sequentiell an je einen Wert aus den Bindungssequenzen <code><Expr></code>. Über das Schlüsselwort <code>at</code> kann die Position der vorherstehenden Variable in der <code><Expr></code>-Sequenz an eine Positionsvariable gebunden werden, wobei die Nummerierung bei 1 beginnt. Im Unterschied dazu binden die <code>let</code>-Konstrukte ihre Variablen <code>$letvar1, $letvar2, ...</code> an das gesamte Ergebnis des assoziierten Ausdrucks. Die sich ergebende Tupelfolge beinhaltet alle möglichen Kombinationen von Variablenbindungen, die sich aus der Belegung der for- und let-Variablen bilden lassen.

Das <code>where</code>-Konstrukt dient zur Eliminierung unerwünschter Tupel. Sinnvollerweise nimmt sein boolescher Ausdruck Bezug auf mindestens eine der in den <code>for</code>- und <code>let</code>-Konstrukten gebundenen Variablen. Das Gleiche gilt für das <code>order by</code>-Konstrukt, das zum Sortieren der Tupel dient. Im <code>return</code>-Konstrukt werden schließlich die Variablen von Interesse zurückgegeben, möglicherweise eingebettet in direkt oder indirekt konstruierte Elemente. In komplexeren Fällen werden FLWOR-Ausdrücke auch geschachtelt, das bedeutet, dass an der Stelle von jedem Vorkommen von <code><Expr></code> wiederum ein beliebiger FLWOR-Ausdruck stehen kann.

Das nachfolgende Beispiel veranschaulicht die Verwendung von <code>for</code> und <code>let</code>. Der <code>for</code>-Teil des Ausdrucks selektiert alle Absätze innerhalb einer HTML-Seite (<p>-Elemente). Im <code>let</code>-Teil wird für jeden Paragraph mit Hilfe von vordefinierten Funktionen die Zahl der Worte ermittelt. Anschließend werden alle nicht leeren Paragraphen (Wortzahl > 0) um eine Größenangabe erweitert und ausgegeben.

'''for''' $par '''in''' $page//p
'''let''' $words ''':=''' fn:count(fn:tokenize($par/content(), " \n\t"))
'''where''' $words gt 0
'''return''' <p>
{$par/content()}<br/>
Size: { $words }
</p>

Zu beachten ist bei diesem Ausdruck, dass <code>for</code>- und <code>let</code>-Teil abhängig voneinander sind, die im <code>for</code>-Teil deklarierte Variable <code>$par</code> wird im <code>let</code>-Teil verwendet.
Für die Auswertung bedeutet dies, dass der <code>let</code>-Teil für jede Belegung der Variable <code>$par</code> neu ausgewertet werden muss.

=== Verbundoperationen und Gruppierungen ===
Verbundoperationen (oder engl. ''Joins'') bezeichnen eine Mengenoperation bestehend aus der Bildung eines kartesischen Produktes zweier Eingabemengen und einer nachfolgenden Selektion (vergl. [[Relationale Algebra]]). Im Beispiel des vorherigen Abschnitts zu FLWOR-Ausdrücken ist bereits eine solche Verbundoperation gezeigt. Die Bindungen der in den <code>for</code>- und <code>let</code>-Teilen deklarierten Variablen bilden die jeweiligen Eingabemengen auf deren kartesisches Produkt die Selektionsbedingungen des <code>where</code>-Teils angewandt werden.
Da Selektionsbedingungen sowohl im <code>where</code>-Teil des Ausdrucks als auch innerhalb der <code>for</code>- und <code>let</code>-Teile in Subausdrücken auftreten können, ist vor der Auswertung eines Ausdrucks eine Normalisierung notwendig.

=== Vordefinierte Funktionen ===
Zur Berechnung arithmetischer Gleichungen sowie Datumsberechnungen sowie zur Bearbeitung von Sequenzen im [[#Datenmodell|Datenmodell]].

=== Benutzerdefinierte Funktionen ===
Mittels <code>declare function</code> können benutzerdefinierte Funktionen deklariert werden. Die allgemeine Form sieht folgendermaßen aus:
'''declare function''' namespace:funktionsname
($parameter1 '''as''' datentyp1, $parameter2 '''as''' datentyp2, …) '''as''' rückgabedatentyp '''{'''
<XQuery-Ausdruck>
'''}'''

Funktionen können andere Funktionen und sich selbst [[Rekursion|rekursiv]] aufrufen, damit ist XQuery [[Turing-Vollständigkeit|Turing-vollständig]].

=== Verschiedene Vergleichsoperatoren ===
XQuery kennt zwei Typen von Vergleichsfunktionen: wertqualifizierend oder existenzqualifizierend.
Die wertqualifizierenden Operatoren ähneln den üblichen Operatoren aus anderen Programmiersprachen. Folgende Operatoren sind definiert
* eq: Prüft auf Gleichheit (equal)
* ne: Prüft auf Ungleichheit (not equal)
* lt: Prüft auf Kleiner (less than)
* gt: Prüft auf Größer (Greater than)
* le: Prüft auf Kleiner-Gleich (Less or equal)
* ge: Prüft auf Größer-Gleich (Greater or equal)

Die „üblichen“ Vergleichsoperatoren (<code>=</code>, <code>!=</code>, <code><</code>, <code>></code>, <code><=</code>, <code>>=</code>) führen einen existenziellen Vergleich durch. Dabei können links und rechts des Operators Sequenzen stehen. So ist der Ausdruck <code>seq1 OP seq2</code> genau dann wahr, wenn ein Element <code>e1</code> aus <code>seq1</code> und ein <code>e2</code> aus <code>seq2</code> existieren mit <code>e1 OP e2</code>, wobei <code>OP</code> einer der Operatoren <code>=</code>, <code>!=</code>, <code><</code>, <code>></code>, <code><=</code> oder <code>>=</code> ist. So ist <code>(1, 2) > (3, 0)</code> wahr, da <code>1 > 0</code> ist.

== Beispiele ==
Zählen aller question-[[Extensible Markup Language|XML]]-Elemente im Quelldokument:
fn:count(//question)

Komplexeres Beispiel, Auflisten aller Fragen aller Dokumente einer Galerie für [[KEduca]], die weniger als zwei Antworten haben:
<syntaxhighlight lang="text">
<noanswerquestions>{
for $s in fn:doc("lpi101.edugallery")//server/@address
for $d in fn:doc($s)[count(.//question/(true, false)) <= 1]
return <doc src="{ $s }">{
$d//question[count((true, false)) <= 1]
}</doc>
}</noanswerquestions>
</syntaxhighlight>

Ein weiteres Beispiel (zeigt die Möglichkeit der indirekten Umstrukturierung durch XQuery)
* Quell-Dokument:
<syntaxhighlight lang="xml" style="margin-left:2em">
<?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1"?>
<partlist>
<part partid="0" name="car"/>
<part partid="1" partof="0" name="engine"/>
<part partid="2" partof="0" name="door"/>
<part partid="3" partof="1" name="piston"/>
<part partid="4" partof="2" name="window"/>
<part partid="5" partof="2" name="lock"/>
<part partid="10" name="skateboard"/>
<part partid="11" partof="10" name="board"/>
<part partid="12" partof="10" name="wheel"/>
<part partid="20" name="canoe"/>
</partlist>
</syntaxhighlight>
* Ziel-Dokument:
<syntaxhighlight lang="xml" style="margin-left:2em">
<parttree>
<part partid="0" name="car">
<part partid="1" name="engine">
<part partid="3" name="piston"/>
</part>
<part partid="2" name="door">
<part partid="4" name="window"/>
<part partid="5" name="lock"/>
</part>
</part>
<part partid="10" name="skateboard">
<part partid="11" name="board"/>
<part partid="12" name="wheel"/>
</part>
<part partid="20" name="canoe"/>
</parttree>
</syntaxhighlight>
* Lösung in XQuery:
<syntaxhighlight lang="text" style="margin-left:2em">
declare function local:one_level ($p as node()) as node()
{
<part partid="{$p/@partid}" name="{$p/@name}">
{
for $s in doc("data/parts-data.xml")//part
where $s/@partof =$p/@partid
return local:one_level($s)
}
</part>
};
<parttree>
{
for $p in doc("data/parts-data.xml")//part [empty(@partof)]
return local:one_level($p)
}
</parttree>
</syntaxhighlight>

== Anwendung ==
Aufgrund der Wichtigkeit von XML und historisch bedingt hoher Datenbestände in relationalen [[Datenbank]]en wurde von der [[Internationale Organisation für Normung|ISO]] eine Erweiterung des [[SQL]] Standards namens [[SQL/XML]] entwickelt, um die Möglichkeiten von XML und SQL zu kombinieren. Als [[Abfragesprache]] zur Abfrage von XML Daten im Rahmen der SQL Funktion XMLQuery wurde XQuery definiert.<ref name="SQLXML2006">{{cite book
|title=SQL/XML:2006 – Evaluierung der Standardkonformität ausgewählter Datenbanksysteme
|last=Wagner
|first=Michael
|year=2010
|publisher=Diplomica Verlag
|isbn=3-8366-9609-6}}</ref>

== Implementierungen ==
* [[BaseX]], Open Source: XQuery 3.1, XQuery Full-Text 1.0, XQuery Update 1.0
* [[EXist (Datenbank)|eXist]], Open Source: XQuery 3.0, XQuery Update 1.0
* [[Saxon (Software)|Saxon]], Open Source und kommerziell: XQuery 3.1, XQuery Update 1.0
* [http://github.com/sirixdb/sirix Sirix], Open Source: XQuery 1.0 (und XQuery Update 1.0 auf Basis von [http://brackit.org/ Brackit])
* [https://zadean.github.io/xqerl/ xqerl], Open Source: XQuery 3.1, XQuery Update 3.0
* [http://xqilla.sourceforge.net/ XQilla], Open Source: XPath 2.0, XQuery Update 1.0
* [http://www.zorba-xquery.com/ Zorba], Open Source: XQuery 3.0, XQuery Full Text 1.0, XQuery Update 1.0;
* [https://dev.w3.org/2006/xquery-test-suite/PublicPagesStagingArea/XQTSReport_XQTS_1_0_2.html XQuery Test Suite Results]: Konformität mit XQuery 1.0

== Literatur ==
* {{Literatur
|Autor=Priscilla Wamsley
|Titel=XQuery
|Verlag=O’Reilly Media
|Jahr=2007
|ISBN=978-0-596-00634-1
|Ort=
Beijing}}
* {{Literatur
|Autor=Margit Becher
|Titel=XML – DTD, XML-Schema, XPath, XQuery, XSLT, XSL-FO, SAX, DOM
|Verlag=W3L Verlag
|Jahr=2009
|ISBN=978-3-937137-69-8
|Ort=Witten}}

== Weblinks ==
{{Wiktionary}}
* [http://www.w3.org/TR/xquery/ XQuery-Spezifikation]
* [http://www.w3.org/TR/xquery-use-cases/ XQuery Use Cases (Anwendungsgebiete)]
* [http://www.w3.org/TR/xquery-update-10/ XQuery Update Facility]
* [http://parsqube.de/xml-technologien/xquery/ Ausführliche Einführung in XQuery]

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Navigationsleiste W3C-Standards}}

{{Normdaten|TYP=s|GND=4737681-8}}

[[Kategorie:Datenbanksprache]]
[[Kategorie:XML]]
[[Kategorie:Abkürzung]]

XQuery - Versionsgeschichte

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