XQuery引擎中Twig查询技术研究

摘要

随着互联网技术的飞速发展，XML（Extensible Markup Language）已逐渐成为互联网环境中数据交换和表示的事实标准。如何有效地使用XML并实现对XML数据的查询成为互联网发展的重要课题。
　　 为了标准化XML数据查询和处理，国际万维网组织提出了XQuery，并将其作为XML查询推荐标准。XQuery是一种功能强大的数据查询语言，适用于各种类型XML数据源的查询。它能够从XML文档中选择并提取数据，并把查询结果重构为用户所需要的新的XML文档。XQuery语言具有良好的查询能力、数据组织能力和算法描述能力，其应用领域也越来越广泛。XQuery语言的实现与应用技术逐渐成为一个重要的研究方向。
　　 XML数据具有半结构化的特点。XQuery所表示的查询请求中，大量任务是针对XML数据的结构特征进行查询。Twig查询技术根据XML数据的树形结构采用模式匹配的方法来获取查询结果。目前Twig查询已经成为XML查询研究的一个热点问题，已有的研究提出了一些关于树模式匹配的查询算法，如TwigStack、Twig2Stack和TwigList等。为增强Twig查询树模式的表达能力，已有的研究提出了一种新的树模式一通用树模式（Generalized Tree Pattern，简称GTP）。
　　 本文对xQuery语言的实现技术展开研究，为XQuery引擎扩展Twig查询的功能。在研究中，采用GTP查询来取代传统的Twig查询，并根据GTP查询对弱绑定和分组枚举等功能需求，改进TwigList查询算法。同时将Twig查询功能嵌入到查询计划描述框架中。对XQuery的查询计划描述语言FXQL进行扩展，使其能够描述Twig查询功能，并为XQuery引擎设计并实现一个专用的Twig查询模块。
　　 本文对Twig查询模块进行了功能测试和性能测试。实验结果表明：扩展后的XQuery引擎能够有效地支持Twig查询，且执行性能也得到了提升。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 研究意义

1.3 相关研究与研究现状

1.3.1 Twig查询的研究现状

1.3.2 XQuery实现技术的研究现状

1.4 课题来源

1.5 本文的研究工作

1.6 本文结构

第2章 XQuery引擎系统的扩展

2.1 XQuery语言

2.1.1 XML

2.1.2 XQuery

2.1.3 XQuery表达式和特点

2.2 XQuery引擎系统--GeoQuery

2.2.1 GeoQuery系统结构

2.2.2 查询处理流程

2.3 GeoQuery系统扩展Twig查询功能

2.3.1 原系统处理路径表达式的问题

2.3.2 GTP查询的引入

2.3.3 系统结构和解决方案

2.4 本章小结

第3章 TwigList算法的研究与扩展

3.1 Twig查询

3.2 TwigList算法及其扩展

3.2.1 TwigList算法

3.2.2 TwigList算法扩展

3.3 本章小结

第4章 GTP查询在GeoQuery系统中的描述

4.1 FXQL语言

4.1.1 FXQL数据模型

4.1.2 FXQL语法

4.1.3 FXQL的原语

4.2 FXQL2.0

4.2.1 FXQL2.0文法扩展

4.2.2 GTP查询描述规则

4.2.3 GTP查询描述实例

4.3 FXQL2.0语法树类体系的设计

4.4 本章小结

第5章 FXQL2.0执行引擎的设计与实现

5.1 引擎的执行机制

5.1.1 执行环境

5.1.2 执行引擎的算法设计

5.2 GTP查询模块的设计与实现

5.2.1 GTP查询模块类体系

5.2.2 GTP查询模块类设计

5.3 本章小结

第6章 系统测试

6.1 测试方案

6.1.1 测试环境

6.1.2 数据集

6.1.3 测试方法

6.1.4 测试用例

6.2 测试结果与分析

6.2.1 DBLP数据集上的测试

6.2.2 XMark数据集上的测试

6.2.3 TreeBank数据集上的测试

6.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢