---
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 7
## XML Schema — typy danych i modularyzacja

**Systemy Zarządzania Treścią**  
Politechnika Poznańska

---

# Część 1
## Wbudowane typy proste

---

## Wbudowane typy proste — napisy

XML Schema definiuje **44 wbudowane typy proste**. Oto wybrane typy napisowe:

| Typ | Opis |
|---|---|
| **string** | Napis — dowolny ciąg znaków |
| **normalizedString** | Napis, w którym każdy biały znak jest zastępowany przez spację |
| **token** | Napis, w którym ciągi białych znaków są zastępowane jedną spacją, a białe znaki na końcach usuwane |
| **QName** | Nazwa kwalifikowana (z prefiksem) |
| **NCName** | Nazwa bez dwukropka |
| **base64Binary** | Dane binarne w kodowaniu Base64 |
| **hexBinary** | Dane binarne zapisane szesnastkowo |

### Różnice między typami napisowymi

| Typ | Przetwarzanie białych znaków |
|---|---|
| `string` | Zachowuje wszystkie białe znaki |
| `normalizedString` | Zastępuje każdy biały znak spacją |
| `token` | Normalizuje i usuwa nadmiarowe spacje |

---

## Wbudowane typy proste — wartości

| Typ | Poprawne wartości |
|---|---|
| **decimal** | `12.3`, `+000012.300` |
| **float, double** | `+24.3e-3`, `12`, `NaN`, `-INF` |
| **QName** | `os:osoba`, `osoba` |
| **date** | `1968-04-02`, `1968-04-02-05:00`, `1968-04-02Z`, `-0045-02-02` |
| **time** | `13:20:00.887`, `13:30:00-05:00` |
| **dateTime** | `1968-04-02T13:20:00.887` |
| **gYearMonth** | `1968-04` |
| **gMonthDay** | `--04-02` |
| **duration** | `P2Y6M5DT12H35M30S` |

### Uwagi

- Typ `date` obsługuje strefy czasowe (sufiks `Z` lub przesunięcie),
- `duration` reprezentuje okres czasu w notacji ISO 8601,
- `NaN` i `-INF` to wartości specjalne typów zmiennoprzecinkowych.

---

# Część 2
## Wyprowadzanie typów prostych

---

## Wyprowadzanie typów

XML Schema pozwala tworzyć **nowe typy** na bazie typów istniejących:

### Wyprowadzanie typów prostych

- **Ograniczanie** (restriction),
- **Tworzenie list** (list),
- **Tworzenie unii** (union).

### Wyprowadzanie typów złożonych

- **Ograniczanie** (restriction),
- **Rozszerzanie** (extension):
  - typów prostych,
  - typów złożonych.

> Wyprowadzanie typów to fundament rozszerzalności XML Schema — pozwala budować hierarchie typów.

---

## Ograniczanie typów prostych — aspekty (facets)

Ograniczanie typu prostego odbywa się przez tzw. **aspekty** (ang. *facets*):

| Aspekt | Znaczenie |
|---|---|
| `minExclusive`, `minInclusive` | Dolna granica (wykluczająca/włączająca) |
| `maxExclusive`, `maxInclusive` | Górna granica |
| `length`, `minLength`, `maxLength` | Długość napisu |
| `totalDigits`, `fractionDigits` | Liczba cyfr (łącznie/po przecinku) |
| `enumeration` | Wyliczenie dopuszczalnych wartości |
| `pattern` | Wzorzec (wyrażenie regularne) |
| `whiteSpace` | Sposób przetwarzania białych znaków |

### Zasada

Tylko **`pattern` i `enumeration`** można użyć wielokrotnie w jednej definicji typu.

---

## Ograniczanie typów prostych — przykłady

### Ograniczenie zakresu

```xml
<xsd:simpleType name="NumerLottoTyp">
  <xsd:restriction base="xsd:integer">
    <xsd:minInclusive value="1"/>
    <xsd:maxInclusive value="49"/>
  </xsd:restriction>
</xsd:simpleType>
```

### Ograniczenie wyliczeniowe

```xml
<xsd:simpleType name="DokumentTyp">
  <xsd:restriction base="xsd:token">
    <xsd:enumeration value="dowód osobisty"/>
    <xsd:enumeration value="paszport"/>
  </xsd:restriction>
</xsd:simpleType>
```

### Ograniczenie wzorcem (wiele wzorców)

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

---

## Zasada podzbioru wartości

**Przestrzeń wartości typu wyprowadzonego musi być podzbiorem przestrzeni wartości typu bazowego.**

Typy wbudowane mają określone aspekty, np. typ `byte`:
- `minInclusive: -128`,
- `maxInclusive: 127`.

### Przykład niepoprawnego wyprowadzenia

```xml
<xsd:simpleType name="ExtendedByte">
  <xsd:restriction base="xsd:byte">
    <xsd:minInclusive value="-256"/>
    <xsd:maxInclusive value="255"/>
  </xsd:restriction>
</xsd:simpleType>
```

> Błąd: zakres `-256..255` **wykracza poza** przestrzeń wartości typu `byte` (`-128..127`). Ograniczenie może tylko zawężać, nie rozszerzać.

---

## Aspekt whiteSpace

Aspekt `whiteSpace` kontroluje sposób przetwarzania białych znaków:

| Wartość | Zachowanie |
|---|---|
| **preserve** | Wszystkie białe znaki pozostawiane bez zmian |
| **replace** | Każdy biały znak zastępowany spacją |
| **collapse** | Białe znaki zastępowane spacją, ciągi spacji → jedna spacja, spacje na końcach usuwane |

### Hierarchia

`preserve` → `replace` → `collapse` to coraz silniejsza normalizacja. Typ `string` używa `preserve`, `normalizedString` — `replace`, a `token` — `collapse`.

---

## Tworzenie list

Typ listowy reprezentuje **ciąg wartości oddzielonych spacjami**:

```xml
<xsd:simpleType name="NumerLottoTyp">
  <xsd:restriction base="xsd:integer">
    <xsd:minInclusive value="1"/>
    <xsd:maxInclusive value="49"/>
  </xsd:restriction>
</xsd:simpleType>

<xsd:simpleType name="NumeryLottoTyp">
  <xsd:list itemType="NumerLottoTyp"/>
</xsd:simpleType>

<xsd:simpleType name="KuponLottoTyp">
  <xsd:restriction base="NumeryLottoTyp">
    <xsd:length value="6"/>
  </xsd:restriction>
</xsd:simpleType>
```

### Opis

- `NumeryLottoTyp` to lista wartości typu `NumerLottoTyp`,
- `KuponLottoTyp` ogranicza listę do dokładnie 6 elementów.

> Lista jest typem prostym — jej wartością jest napis złożony z elementów rozdzielonych spacjami.

---

## Tworzenie list — forma zagnieżdżona

Ten sam typ można zdefiniować **bez nazw pośrednich**:

```xml
<xsd:simpleType name="KuponLottoTyp">
  <xsd:restriction>
    <xsd:simpleType>
      <xsd:list>
        <xsd:simpleType>
          <xsd:restriction base="xsd:integer">
            <xsd:minInclusive value="1"/>
            <xsd:maxInclusive value="49"/>
          </xsd:restriction>
        </xsd:simpleType>
      </xsd:list>
    </xsd:simpleType>
    <xsd:length value="6"/>
  </xsd:restriction>
</xsd:simpleType>
```

> Forma zagnieżdżona jest mniej czytelna, ale pozwala uniknąć definiowania typów pomocniczych, gdy są używane tylko raz.

---

## Tworzenie unii

Typ unijny pozwala, aby wartość należała do **jednego z kilku typów**:

```xml
<xsd:simpleType name="RozmiarLiczbowyTyp">
  <xsd:restriction base="xsd:integer">
    <xsd:minInclusive value="2"/>
    <xsd:maxInclusive value="18"/>
  </xsd:restriction>
</xsd:simpleType>

<xsd:simpleType name="RozmiarSMLTyp">
  <xsd:restriction base="xsd:token">
    <xsd:enumeration value="S"/>
    <xsd:enumeration value="M"/>
    <xsd:enumeration value="L"/>
  </xsd:restriction>
</xsd:simpleType>

<xsd:simpleType name="RozmiarTyp">
  <xsd:union memberTypes="RozmiarLiczbowyTyp RozmiarSMLTyp"/>
</xsd:simpleType>
```

### Znaczenie

Typ `RozmiarTyp` akceptuje **albo liczbę 2–18, albo literę S/M/L**.

---

## Tworzenie unii — forma zagnieżdżona

```xml
<xsd:simpleType name="RozmiarTyp">
  <xsd:union>
    <xsd:simpleType>
      <xsd:restriction base="xsd:integer">
        <xsd:minInclusive value="2"/>
        <xsd:maxInclusive value="18"/>
      </xsd:restriction>
    </xsd:simpleType>
    <xsd:simpleType>
      <xsd:restriction base="xsd:token">
        <xsd:enumeration value="S"/>
        <xsd:enumeration value="M"/>
        <xsd:enumeration value="L"/>
      </xsd:restriction>
    </xsd:simpleType>
  </xsd:union>
</xsd:simpleType>
```

> Unia jest szczególnie użyteczna, gdy ta sama informacja może być wyrażona w różnych formatach.

---

# Część 3
## Wyprowadzanie typów złożonych

---

## Rozszerzanie typów

Rozszerzanie pozwala tworzyć typy **bogatsze** niż typ bazowy. Wartości typu bazowego nie muszą być poprawnymi wartościami typu wyprowadzonego.

### Rodzaje rozszerzania

- **Rozszerzanie zawartości prostej** — dodawanie atrybutów do typu prostego lub złożonego o zawartości prostej,
- **Rozszerzanie zawartości złożonej** — dodawanie dodatkowych elementów i/lub atrybutów; elementy dodawane w rozszerzeniu **występują zawsze na końcu**, po elementach typu bazowego.

---

## Rozszerzanie zawartości prostej

```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>

<xsd:complexType name="MasaNiedokładnaTyp">
  <xsd:simpleContent>
    <xsd:extension base="MasaTyp">
      <xsd:attribute name="dokładność" type="xsd:decimal"/>
    </xsd:extension>
  </xsd:simpleContent>
</xsd:complexType>
```

### Opis

- `MasaTyp` — zawartość prosta (decimal) + atrybut `jm`,
- `MasaNiedokładnaTyp` — rozszerza `MasaTyp` o atrybut `dokładność`.

> Rozszerzanie zawartości prostej = dodawanie atrybutów, przy zachowaniu tej samej treści tekstowej.

---

## Rozszerzanie zawartości złożonej

```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:complexType name="OsobaZDokumentemTyp">
  <xsd:complexContent>
    <xsd:extension base="OsobaTyp">
      <xsd:choice>
        <xsd:element name="dowód-os" type="DowódTyp"/>
        <xsd:element name="paszport" type="PaszportTyp"/>
      </xsd:choice>
    </xsd:extension>
  </xsd:complexContent>
</xsd:complexType>
```

### Opis

- `OsobaZDokumentemTyp` zawiera elementy `imie` i `nazwisko` (z typu bazowego) **oraz** wybór `dowód-os`/`paszport`,
- Elementy dodane w rozszerzeniu występują **po** elementach typu bazowego.

---

## Ograniczanie typów złożonych

Ograniczanie typu złożonego jest możliwe tylko, gdy przestrzeń wartości typu wyprowadzonego jest **podzbiorem** przestrzeni wartości typu bazowego.

### Dozwolone operacje

| Operacja | Opis |
|---|---|
| **Ograniczenie zawartości prostej** | Tak jak dla typu prostego |
| **Ograniczenie atrybutu** | Ograniczenie typu, zmiana opcjonalnego na required/prohibited, dodanie/zmiana/usunięcie wartości domyślnej, dodanie wartości ustalonej |
| **Ograniczenie modelu zawartości** | Ściślejsze `minOccurs`/`maxOccurs`, usunięcie elementów opcjonalnych, wybór podzbioru w `choice`, ograniczenie typów podelementów |

---

## Ograniczanie zawartości prostej i atrybutów

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

<xsd:complexType name="MasaDoUniesieniaTyp">
  <xsd:simpleContent>
    <xsd:restriction base="MasaNiedokladnaTyp">
      <xsd:minInclusive value="0"/>
      <xsd:maxInclusive value="50"/>
      <xsd:attribute name="dokładność" use="prohibited"/>
      <xsd:attribute name="jm" fixed="kg"/>
    </xsd:restriction>
  </xsd:simpleContent>
</xsd:complexType>
```

### Analiza

- Zakres wartości zawężony do `0..50`,
- Atrybut `dokładność` **zabroniony** (`prohibited`),
- Atrybut `jm` **ustalony** na `kg` (`fixed`).

---

## Ograniczanie zawartości złożonej

```xml
<xsd:complexType name="BazowyTyp">
  <xsd:sequence>
    <xsd:element name="a" type="xsd:string"
                 minOccurs="3" maxOccurs="7"/>
    <xsd:element name="b" type="xsd:string" minOccurs="0"/>
    <xsd:element name="c" type="xsd:string"/>
  </xsd:sequence>
</xsd:complexType>

<xsd:complexType name="OgraniczonyTyp">
  <xsd:complexContent>
    <xsd:restriction base="BazowyTyp">
      <xsd:sequence>
        <xsd:element name="a" type="xsd:string"
                     minOccurs="4" maxOccurs="6"/>
        <xsd:element name="c" type="xsd:string"/>
      </xsd:sequence>
    </xsd:restriction>
  </xsd:complexContent>
</xsd:complexType>
```

### Analiza

- Element `a`: zawężenie z `3..7` do `4..6`,
- Element `b`: **usunięty** (był opcjonalny),
- Element `c`: zachowany.

---

# Część 4
## Modularyzacja schematów

---

## Inne metody modularyzacji schematów

Poza wyprowadzaniem typów, XML Schema oferuje mechanizmy **modularyzacji**:

| Mechanizm | Opis |
|---|---|
| **Nazwane grupy modeli** | Grupy elementów do wielokrotnego wykorzystania |
| **Grupy atrybutów** | Grupy atrybutów do wielokrotnego wykorzystania |
| **Grupy zamienne** | Elementy, które mogą się wzajemnie zastępować |

> Modularyzacja pozwala unikać powtórzeń i ułatwia utrzymanie schematu.

---

## Grupy do wielokrotnego wykorzystania

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

<xsd:attributeGroup name="Biurokracja">
  <xsd:attribute name="NIP" type="NIPTyp"/>
  <xsd:attribute name="PESEL" type="PESELTyp"/>
</xsd:attributeGroup>

<xsd:complexType name="OsobaTyp">
  <xsd:sequence>
    <xsd:group ref="ImięNazwisko"/>
    <xsd:element name="obywatelstwo" type="xsd:token"/>
  </xsd:sequence>
  <xsd:attributeGroup ref="Biurokracja"/>
</xsd:complexType>
```

### Działanie

- Grupa `ImięNazwisko` i grupa `Biurokracja` definiowane raz,
- Używane wielokrotnie przez `ref`.

---

## Grupy zamienne (substitution groups)

Grupy zamienne pozwalają, aby jeden element mógł być **zastąpiony innym**:

```xml
<xsd:element name="katalog">
  <xsd:complexType>
    <xsd:sequence>
      <xsd:element ref="produkt" maxOccurs="unbounded"/>
    </xsd:sequence>
  </xsd:complexType>
</xsd:element>

<xsd:element name="produkt" type="ProduktTyp"/>
<xsd:element name="komputer" type="KomputerTyp"
             substitutionGroup="produkt"/>
<xsd:element name="ubranie" type="UbranieTyp"
             substitutionGroup="produkt"/>
```

### Egzemplarz

```xml
<katalog>
  <produkt>...</produkt>
  <komputer>...</komputer>
  <ubranie>...</ubranie>
  <produkt>...</produkt>
</katalog>
```

> Elementy `komputer` i `ubranie` mogą wystąpić wszędzie tam, gdzie schemat oczekuje `produkt`.

---

## Więzy integralności

Więzy integralności (*identity constraints*) to mechanizm wymuszania unikatowości i referencji:

| Więź | Opis |
|---|---|
| **unique** | Wartości w zakresie muszą być unikatowe |
| **key** | Wartości unikatowe i nie mogą być puste |
| **keyref** | Odwołanie do wartości wskazanego klucza |

### Zalety w porównaniu z atrybutami ID–IDREF

- można tworzyć wiele niezależnych ograniczeń,
- odwołanie wskazuje **konkretny klucz**,
- więzy mogą dotyczyć **kombinacji wartości**,
- więzy mogą dotyczyć **zawartości elementów** (nie tylko atrybutów).

---

## Więzy integralności — przykład

```xml
<xsd:element name="zamówienia-i-faktury"
             type="ZamówieniaFakturyTyp">
  <xsd:unique name="fakturaId">
    <xsd:selector xpath="faktury/faktura"/>
    <xsd:field xpath="@nr"/>
    <xsd:field xpath="rok"/>
  </xsd:unique>
  <xsd:keyref name="zamówienieRef" refer="zamówienieId">
    <xsd:selector xpath="faktury/faktura/do-zamówienia"/>
    <xsd:field xpath="@nr"/>
  </xsd:keyref>
  <xsd:key name="zamówienieId">
    <xsd:selector xpath="zamówienia/zamówienie"/>
    <xsd:field xpath="numer"/>
  </xsd:key>
</xsd:element>
```

### Analiza

- `unique` — pary (`@nr`, `rok`) faktur muszą być unikatowe,
- `key` — `numer` zamówienia jest kluczem,
- `keyref` — odwołanie faktury do zamówienia musi wskazywać istniejący klucz.

---

## Podsumowanie

| Temat | Kluczowe wnioski |
|---|---|
| **Typy wbudowane** | 44 typy proste: napisy, liczby, daty, binarne |
| **Aspekty (facets)** | minInclusive, maxInclusive, enumeration, pattern, whiteSpace itd. |
| **Zasada podzbioru** | Typ wyprowadzony ⊆ typ bazowy |
| **Listy** | Ciąg wartości rozdzielonych spacjami |
| **Unie** | Wartość jednego z kilku typów |
| **Rozszerzanie** | Dodawanie atrybutów (proste) lub elementów (złożone) |
| **Ograniczanie** | Zawężanie wartości, atrybutów i modelu zawartości |
| **Grupy** | Nazwane grupy modeli i atrybutów, grupy zamienne |
| **Więzy integralności** | unique, key, keyref — z selektorem i polem XPath |

---

# Dziękuję za uwagę

**Systemy Zarządzania Treścią**  
Politechnika Poznańska