---
marp: true
theme: default
paginate: true
size: 16:9
style: |
  section {
    font-size: 24px;
  }
  section h1 {
    color: #1a5276;
  }
  section h2 {
    color: #2980b9;
  }
  section table {
    font-size: 20px;
  }
  section small {
    font-size: 18px;
  }
---
# Wykład 5
## XML Schema — podstawy

**Systemy Zarządzania Treścią**  
Politechnika Poznańska

---

# Część 1
## Wprowadzenie do XML Schema

---

## Czym jest XML Schema?

> **XML Schema (XSD — XML Schema Definition)** to rekomendacja W3C do definiowania struktury i typów danych dokumentów XML. Jest nowoczesnym następcą DTD.

### Geneza i status

| Data | Wydarzenie |
|---|---|
| **15 lutego 1999** | Dokument W3C opisujący wymagania: mechanizmy struktury, typy proste, reguły przetwarzania |
| **2 maja 2001** | XML Schema oficjalną rekomendacją W3C |
| **później** | Prace nad wersją 1.1 |

### Trzy części standardu

| Część | Zawartość |
|---|---|
| **Part 0: Primer** | Wprowadzenie i przykłady |
| **Part 1: Structures** | Struktury (elementy, atrybuty, typy) |
| **Part 2: Datatypes** | Typy danych |

### Przestrzeń nazw

XML Schema korzysta z przestrzeni nazw: `http://www.w3.org/2001/XMLSchema` (zwykle z prefiksem `xsd:` lub `xs:`).

---

## Przewaga XML Schema nad DTD

| Przewaga | Wyjaśnienie |
|---|---|
| **Składnia XML** | Schemat jest sam dokumentem XML — przetwarzany tymi samymi narzędziami |
| **44 wbudowane typy** | string, integer, decimal, date, time, boolean, ... |
| **Własne typy** | Możliwość definiowania typów przez ograniczanie i rozszerzanie |
| **Kontrola wartości** | Zakresy, wzorce (pattern), wyliczenia (enumeration) |
| **Przestrzenie nazw** | Pełne wsparcie namespace'ów |
| **Rozszerzalność** | Dziedziczenie typów, grupy, modularyzacja |

> XML Schema pozwala precyzyjnie wyrazić np. "element `wiek` musi być liczbą całkowitą z zakresu 0–120" — co w DTD jest niemożliwe.

---

## Struktura dokumentu schematu

Dokument XSD to dokument XML z elementem głównym `<schema>`:

```xml
<xsd:schema xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema">
  <!-- deklaracje typów i elementów -->
  <xsd:element name="osoba" type="OsobaTyp"/>

  <xsd:complexType name="OsobaTyp">
    <xsd:sequence>
      <xsd:element name="imie" type="xsd:string"/>
      <xsd:element name="nazwisko" type="xsd:string"/>
    </xsd:sequence>
  </xsd:complexType>
</xsd:schema>
```

### Podstawowe konstrukcje XSD

| Konstrukcja | Rola |
|---|---|
| `<xsd:schema>` | Element główny dokumentu schematu |
| `<xsd:element>` | Deklaracja elementu |
| `<xsd:attribute>` | Deklaracja atrybutu |
| `<xsd:complexType>` | Definicja typu złożonego |
| `<xsd:simpleType>` | Definicja typu prostego |

---

# Część 2
## Deklarowanie elementów i atrybutów

---

## Deklarowanie elementów i atrybutów

```xml
<xsd:element name="osoba">
  <xsd:complexType>
    <xsd:sequence>
      <xsd:element name="imie" type="xsd:string"/>
      <xsd:element name="nazwisko" type="xsd:string"/>
      <xsd:element name="plec" type="xsd:string"/>
      <xsd:element name="wiek" type="xsd:string"/>
    </xsd:sequence>
    <xsd:attribute name="id" type="xsd:ID"/>
    <xsd:attribute name="NIP" type="NIPTyp"/>
  </xsd:complexType>
</xsd:element>
```

### Struktura deklaracji

| Konstrukcja | Opis |
|---|---|
| `<xsd:element name="...">` | Deklaracja elementu o danej nazwie |
| `<xsd:complexType>` | Typ złożony (zawiera elementy/atrybuty) |
| `<xsd:sequence>` | Uporządkowana sekwencja elementów |
| `<xsd:attribute name="...">` | Deklaracja atrybutu |
| `type="xsd:string"` | Typ prosty elementu lub atrybutu |

### Dokument zgodny z tym schematem

```xml
<osoba id="o1" NIP="123-456-78-90">
  <imie>Jan</imie>
  <nazwisko>Kowalski</nazwisko>
  <plec>M</plec>
  <wiek>35</wiek>
</osoba>
```

---

## Kontrola użycia elementów

XML Schema pozwala precyzyjnie kontrolować **liczebność** elementów przez atrybuty `minOccurs` i `maxOccurs`:

```xml
<xsd:element name="osoba">
  <xsd:complexType>
    <xsd:sequence>
      <xsd:element name="imie" type="xsd:string"
                   minOccurs="1" maxOccurs="2"/>
      <xsd:element name="nazwisko" type="xsd:string"/>
      <xsd:element name="plec" type="xsd:string"/>
      <xsd:element name="wiek" type="xsd:string"/>
    </xsd:sequence>
  </xsd:complexType>
</xsd:element>
```

### Atrybuty kontroli liczebności

| Atrybut | Domyślnie | Znaczenie |
|---|---|---|
| `minOccurs` | 1 | Minimalna liczba wystąpień |
| `maxOccurs` | 1 | Maksymalna liczba wystąpień (`unbounded` = bez ograniczenia) |

### Przykłady

| Deklaracja | Znaczenie |
|---|---|
| `minOccurs="0"` | element opcjonalny |
| `maxOccurs="unbounded"` | element może wystąpić dowolną liczbę razy |
| `minOccurs="1" maxOccurs="2"` | element wystąpi 1 lub 2 razy |

---

## Kontrola użycia atrybutów

Atrybuty kontroluje się przez `use`:

```xml
<xsd:attribute name="id" type="xsd:ID" use="required"/>
<xsd:attribute name="NIP" type="NIPTyp"/>
```

### Wartości atrybutu `use`

| Wartość | Znaczenie |
|---|---|
| `required` | atrybut **wymagany** |
| `optional` | atrybut **opcjonalny** (domyślnie) |
| `prohibited` | atrybut **zabroniony** (używane przy ograniczaniu typów) |

### Wartości domyślne i ustalone

```xml
<xsd:attribute name="waluta" type="xsd:string" default="PLN"/>
<xsd:attribute name="VAT" type="xsd:string" fixed="22%"/>
```

| Atrybut | Znaczenie |
|---|---|
| `default="PLN"` | domyślna wartość, gdy atrybut pominięty |
| `fixed="22%"` | ustalona wartość — nie można jej zmienić |

---

# Część 3
## Typy w XML Schema

---

## Typy — klasyfikacja

Typy w XML Schema klasyfikuje się według trzech kryteriów:

```mermaid
flowchart TD
    A["Typy w XML Schema"] --> B["wg zasięgu definicji"]
    A --> C["wg zawartości"]
    A --> D["wg pochodzenia"]
    B --> B1["nazwane"]
    B --> B2["anonimowe"]
    C --> C1["proste"]
    C --> C2["złożone"]
    D --> D1["wbudowane (44)"]
    D --> D2["zdefiniowane w schemacie"]
```

### Trzy perspektywy

| Kryterium | Kategorie |
|---|---|
| **Zasięg definicji** | nazwane, anonimowe |
| **Zawartość** | proste, złożone (prosta/elementowa/mieszana/pusta) |
| **Pochodzenie** | wbudowane, zdefiniowane (rozszerzenia, ograniczenia, listy, unie) |

---

## Hierarchia typów

Wszystkie typy XML Schema wywodzą się z jednego korzenia — `anyType`:

![width:75%](../img/xsd-typy-hierarchia.svg)

### Struktura hierarchii

- **anyType** — typ uniwersalny, korzeń hierarchii,
- **anySimpleType** — nadtyp wszystkich typów prostych (44 wbudowane),
- **complexType** — typy złożone (definiowane przez użytkownika).

> Każdy element i atrybut w XML Schema ma jakiś typ — domyślnie `anyType` dla elementów.

---

## Typy nazwane i anonimowe

### Typ nazwany

```xml
<xsd:complexType name="OsobaTyp">
  <xsd:sequence>
    <xsd:element name="imie" type="xsd:string"/>
    <xsd:element name="nazwisko" type="xsd:string"/>
  </xsd:sequence>
</xsd:complexType>

<xsd:element name="osoba" type="OsobaTyp"/>
```

Typ nazwany (`OsobaTyp`) ma **nazwę** i może być **wielokrotnie używany** w różnych miejscach schematu.

### Typ anonimowy

```xml
<xsd:element name="osoba">
  <xsd:complexType>
    <xsd:sequence>
      <xsd:element name="imie" type="xsd:string"/>
      <xsd:element name="nazwisko" type="xsd:string"/>
    </xsd:sequence>
  </xsd:complexType>
</xsd:element>
```

Typ anonimowy jest **związany z jednym elementem** — nie ma nazwy, nie może być użyty ponownie.

> Zasada: typ nazwany, gdy ma być użyty wielokrotnie; anonimowy, gdy występuje tylko raz.

---

## Typy proste i złożone

### Typ prosty

```xml
<xsd:simpleType name="NIPTyp">
  <xsd:restriction base="xsd:string">
    <xsd:pattern value="\d{3}-\d{3}-\d{2}-\d{2}"/>
  </xsd:restriction>
</xsd:simpleType>
```

Typ prosty zawiera **tylko tekst** (nie ma elementów potomnych ani atrybutów).

### Typ złożony

```xml
<xsd:complexType name="OsobaTyp">
  <xsd:sequence>
    <xsd:element name="imie" type="xsd:string"/>
    <xsd:element name="nazwisko" type="xsd:string"/>
  </xsd:sequence>
</xsd:complexType>
```

Typ złożony zawiera **elementy potomne i/lub atrybuty**.

### Zasada

- **Element** może mieć typ prosty lub złożony,
- **Atrybut** może mieć **wyłącznie typ prosty**.

---

# Część 4
## Typy złożone i model zawartości

---

## Typy złożone — cztery rodzaje zawartości

Typ złożony może mieć jeden z czterech rodzajów zawartości:

| Rodzaj | Przykład | Opis |
|---|---|---|
| **Elementowa** | `<osoba><imie>Jan</imie></osoba>` | tylko elementy potomne |
| **Prosta** | `<masa jm="kg">10.55</masa>` | tekst + atrybuty |
| **Mieszana** | `<treść>Wypadek <data>...</data></treść>` | tekst przeplatany elementami |
| **Pusta** | `<osoba PESEL="123"/>` | tylko atrybuty, bez treści |

### Zawartość elementowa

```xml
<osoba PESEL="12345678901">
  <imie>Jan</imie>
  <nazwisko>Kowalski</nazwisko>
</osoba>
```

### Zawartość prosta

```xml
<masa jm="kg">10.55</masa>
```

### Zawartość mieszana

```xml
<treść>Wypadek dnia <data>13.10.2001 r.</data>
o godzinie <godzina>13:13</godzina>
(<dzien-tygodnia>piątek</dzien-tygodnia>)
miał miejsce nie z mojej winy.</treść>
```

### Zawartość pusta

```xml
<osoba PESEL="12345678901"/>
```

---

## Definiowanie zawartości elementowej

Zawartość elementową definiuje się za pomocą **grup deklaracji**:

```xml
<xsd:complexType name="OsobaTyp">
  <xsd:sequence>
    <xsd:element name="imie" type="xsd:string"/>
    <xsd:element ref="nazwisko"/>
    <xsd:choice>
      <xsd:element name="nr-dowodu" type="DowódTyp"/>
      <xsd:element name="nr-paszportu" type="PaszportTyp"/>
    </xsd:choice>
  </xsd:sequence>
</xsd:complexType>
```

### Grupy deklaracji

| Grupa | Znaczenie | Odpowiednik w DTD |
|---|---|---|
| `<xsd:sequence>` | elementy w ustalonej kolejności | `,` (sekwencja) |
| `<xsd:choice>` | wybór dokładnie jednego elementu | `\|` (alternatywa) |
| `<xsd:all>` | wszystkie elementy w dowolnej kolejności | *(brak odpowiednika)* |

> Grupy mogą być **zagnieżdżane** — np. `choice` wewnątrz `sequence`.

---

## Grupa all — ograniczenia

Grupa `all` pozwala elementom występować w **dowolnej kolejności**, ale ma istotne ograniczenia:

```xml
<xsd:complexType name="OsobaTyp">
  <xsd:all>
    <xsd:element name="imie" type="xsd:string"/>
    <xsd:element name="drugie-imie" type="xsd:string"
                 minOccurs="0"/>
    <xsd:element ref="nazwisko"/>
  </xsd:all>
</xsd:complexType>
```

### Ograniczenia grupy all

| Ograniczenie | Opis |
|---|---|
| **Brak grup wewnątrz** | Nie może zawierać innych grup — tylko deklaracje elementów i odwołania |
| **Maks. jedno wystąpienie** | Każdy element może wystąpić co najwyżej raz |
| **Brak zagnieżdżania** | Grupa `all` nie może być zagnieżdżona w innej grupie |

> Grupa `all` jest użyteczna, gdy kolejność elementów nie ma znaczenia (np. dane adresowe).

---

## Definiowanie zawartości prostej

Zawartość prosta to **tekst + atrybuty** (element ma treść tekstową i jednocześnie atrybuty):

```xml
<xsd:complexType name="MasaTyp">
  <xsd:simpleContent>
    <xsd:extension base="xsd:decimal">
      <xsd:attribute name="jm" type="xsd:string"/>
    </xsd:extension>
  </xsd:simpleContent>
</xsd:complexType>
```

### Struktura

| Konstrukcja | Opis |
|---|---|
| `<xsd:simpleContent>` | Oznaczenie zawartości prostej |
| `<xsd:extension>` | Rozszerzenie typu bazowego o atrybuty |
| `base="xsd:decimal"` | Typ bazowy treści tekstowej |

### Przykład użycia

```xml
<masa jm="kg">10.55</masa>
```

> Treść `10.55` jest typu `decimal`, a atrybut `jm` (jednostka miary) typu `string`.

---

## Definiowanie zawartości mieszanej

Zawartość mieszana pozwala elementom zawierać **zarówno tekst, jak i elementy potomne**:

```xml
<xsd:complexType name="ZeznanieTyp" mixed="true">
  <xsd:sequence>
    <xsd:element name="data" type="xsd:string"/>
    <xsd:element name="godzina" type="xsd:string"/>
    <xsd:element name="dzien-tygodnia" type="xsd:string"/>
    <xsd:element name="poszkodowany" type="xsd:string"/>
  </xsd:sequence>
</xsd:complexType>
```

### Kluczowy atrybut

Atrybut `mixed="true"` w deklaracji `complexType` oznacza, że element może **przeplatać tekst z elementami potomnymi**.

> Zawartość mieszana jest typowa dla dokumentów "narracyjnych" (zeznania, artykuły, opisy), gdzie w naturalnym tekście występują elementy strukturalne.

---

## Definiowanie zawartości pustej

Zawartość pusta to element **bez treści** — posiada wyłącznie atrybuty:

```xml
<xsd:complexType name="OsobaTyp">
  <xsd:attribute name="PESEL" type="PESELTyp"/>
</xsd:complexType>
```

### Charakterystyka

- Brak deklaracji elementów potomnych,
- Brak deklaracji `simpleContent`,
- Tylko atrybuty.

### Przykład użycia

```xml
<osoba PESEL="12345678901"/>
```

> Element z zawartością pustą służy wyłącznie jako "nośnik" atrybutów — cała informacja zawarta jest w wartościach atrybutów.

---

## Podsumowanie

| Temat | Kluczowe wnioski |
|---|---|
| **XML Schema** | Rekomendacja W3C (2001), następca DTD, składnia XML |
| **Przewaga** | 44 typy wbudowane, własne typy, kontrola wartości, namespace'y |
| **Deklaracje** | `element`, `attribute`, `complexType`, `simpleType` |
| **Kontrola** | `minOccurs`/`maxOccurs` (elementy), `use` (atrybuty) |
| **Typy** | Nazwane/anonimowe; proste/złożone; wbudowane/zdefiniowane |
| **Zawartość** | Elementowa, prosta, mieszana, pusta |
| **Grupy** | `sequence` (kolejność), `choice` (wybór), `all` (dowolność) |

---

# Dziękuję za uwagę

**Systemy Zarządzania Treścią**  
Politechnika Poznańska