一个XML文档自动生成器模型设计

第３０卷第４期　

２０１３年４月　

计算机应用与软件　

Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　

Ｖｏｌ＿３０　Ｎｏ．４　

Ａｐｒ．２０１３　

一

个ＸＭＬ文档自动生成器模型设计　

孙煜飞马良荔吴清怡　

（海军工程大学计算机工程系　湖北武汉４３００３３）　

摘　要ＸＭＬ作为交互性电子技术手册创作中技术数据的描述方法，是实现技术信息共享和交换的关键技术。基于相应的　

ＸＭＬ．Ｓｃｈｅｍａ约束，设计一个选择数据模块类别、提交数据文档，输出相应的ＸＭＬ文档的自动生成器模型。有效解决了ＸＭＬ编辑过　

程中的繁琐录入过程，为开发类似的数据模块编辑器提供思路。　

关键词　交互性电子技术手册ＸＭＬ数据模块ＸＭＬ—Ｓｃｈｅｍａ　自动生成器　、　

中图分类号ＴＰ３９　文献标识码Ａ　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—３８６ｘ．２０１３．０４．０５７　

ＤＥＳＩＧＮ　ｏＦ　Ａ　ＭｏＤＥＬ　ｏＦ　ＸＭＬ　ＤｏＣＵＭＥＮＴＳ’ＡＵＴｏＭＡＴＩＣ　ＧＥＮＥＲＡＴｏＲ　

Ｓｕｎ　Ｙｕｆｅｉ　Ｍａ　Ｌｉａｎｇｌｉ　Ｗｕ　Ｑｉｎｇｙｉ　

（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｖａｌ　西ｅ　Ｅｎｇｉｅｎｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ　４３００３３，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ａｓ　ｔｈｅ　ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ　ｗａｙ　ｏｆ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｄａｔａ　ｉｎ　ｃｏｍｐｉｌｉｎｇ　Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｍａｎｕａｌｓ（ＩＥＴＭ），ＸＭＬ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　

ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｔｏ　ｒｅａｌｉｓｅ　ｔｈｅ　ｓｈａｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｅｘｃｈａｎｇｅ　ｏｆ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ＸＭＬ—Ｓｃｈｅｍａ　ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ，ｗｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎ　

ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ｍｏｄｅｌ，ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ｓｅｌｅｃｔ　ｄａｔａ　ｍｏｄｕｌｅ　ｃａｔｅｇｏｒｙ　ａｎｄ　ｓｕｂｍｉｔ　ｄａｔａ　ｆｉｌｅｓ，ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｅｘｐｏｒｔ　ｒｅｌｅｖａｎｔ　ＸＭＬ　ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ．Ｔｈｉｓ　

ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｓｏｌｖｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ　ｉｎｐｕｔｔｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｉｎ　ＸＭＬ　ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ　ｅｄｉｔｉｎｇ，ａｎｄ　ｐｒｏｖｉｄｅｓ　ａｎ　ｉｄｅａ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｉｍｉｌａｒ　

ｄａｔａ　ｍｏｄｕｌｅ　ｅｄｉｔｏｒｓ．　

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　ＩＥＴＭ　ＸＭＬ　Ｄａｔａ　ｍｏｄｕｌｅ　ＸＭＬ—Ｓｃｈｅｍａ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　

合ＩＥＴＭ标准的ＸＭＬ文档，能够显著提高工作效率，推进军队　

０　引　言　

装备ＩＥＴＭ建设。　

交互性电子技术手册ＩＥＴＭ（Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　

１相关理论基础　

Ｍａｎｕａ１）作为欧美等国推行持续采办和全寿命周期支持ＣＡＬＳ　

（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｌｉｆｅ—ｃｙｃｌｅ　Ｓｕｐｐｏｒｔ）战略的核心技术，　

ＩＥＴＭ标准中规定，装备的所有技术信息均以数据模块的形　

一

直以来都是装备保障信息化研究与应用的热点之一　。　

式组织，并采用严格按照模式定义的ＸＭＬ进行描述。数据模块　

ＩＥＴＭ的核心问题就是实现技术信息的共享和交换问题　。可　

通常分为很多种类别，包括描述类信息、故障类信息、零件类信　

扩展标记语言ＸＭＬ是万维网协会（Ｗ３Ｃ）　推出的新一代数据　

息等。　

交换的标准。它具有可扩展性、交互性好、高结构化、内容与显　

针对不同类别的数据模块，都给出了相应的ＸＭＬ模式　

示分离等优点　Ｊ。美军、欧盟以及国内各ＩＥＴＭ标准也都推荐　（ＤＴＤ或ＸＭＬ．Ｓｃｈｅｍａ），用以对ＸＭＬ文档在结构、语意等方面　

使用ＸＭＬ来描述ＩＥＴＭ技术数据。　

进行规范和约束。由于ＸＭＬ—Ｓｃｈｅｍａ相对ＤＴＤ而言，具有以下　

目前，随着我军信息化建设的不断深入，各级、各类管理和　

优点　：　

保障机构为提高装备维修保障信息化水平，逐步将装备ＩＥＴＭ　

（１）丰富的数据类型、支持用户自定义的数据类型；　

作为信息化建设的重要方向。但是，要形成规范、统一的ＩＥＴＭ　（２）结构化，代码重用高；　

还存在着如下问题：　

（３）ＸＭＬ—Ｓｃｈｅｍａ本身就是一个特殊的ＸＭＬ文档，可以利　

（１）装备研发、使用、维护保障过程中产生的信息数据大多　

用ＤＯＭ对它进行解析。　

以ｗｏｒｄ、ｅｘｃｅｌ等文件形式存储；　

因此，本系统选用ＸＭＬ－Ｓｃｈｅｍａ来定义ＸＭＬ文档的结构。　

（２）各级、各类管理和保障机构现有的装备ＩＥＴＭ技术数　

利用ＤＯＭ解析技术对ＸＭＬ—Ｓｃｈｅｍａ进行解析，分析其内部结　

据格式各异，大多以ＨＴＭＬ、关系数据库等形式存在；　

构，得出其元素和层次关系，由此制作出符合该ＸＭＬ．Ｓｃｈｅｍａ定　

（３）装备技术数据分布在各级、各类管理和保障机构，地域　

义的ＸＭＬ文档。ＤＯＭ将ＸＭＬ文档的逻辑结构看成树形结构，　

广、时间跨度大，无法保证数据统一。　

针对上述问题，设计一个ＩＥＴＭ系统与外部系统信息交换　

收稿日期：２０１２一Ｏ５—１６。孙煜飞，硕士生，主研领域：ＩＥＴＭ。马良　

的接口，导人不同文件格式的技术数据文档，自动生成相应的符　

荔，博士。吴清怡，硕士生。　

２０２　计算机应用与软件　

ｓｔｅｐ４；　

２０１３生　

随机访问ＤＯＭ树，进行读写操作　。在ＤＯＭ树中用节点来表　

示ＸＭＬ文档中的数据内容，节点包含节点名称、节点类型、节点　

值等信息。一棵典型的ＸＭＬ．Ｓｃｈｅｍａ的ＤＯＭ树如图１所示。　

如果ｘｍｌｅｌｅｍｅｎｔ．ＨａｓＣｈｉｌｄＮｏｄｅｓ，转ｓｔｅｐ５。　

Ｓｔｅｐ３判断ｘｍｌｅｌｅｍｅｎｔ是否有ｒｅｆ属性。若有，转ｓｔｅｐ６；若　

没有，转ｓｔｅｐ７。　

Ｓｔｅｐ４判断ｘｍｌｅｌｅｍｅｎｔ是否有ｒｅｆ属性。若有，转ｓｔｅ０６；若　

没有，转ｓｔｅｐ８。　

Ｓｔｅｐ５获取其子节点集合，依次将每个子节点赋值给ｘｍ　

１ｅｌｅｍｅｎｔ，回ｓｔｅｐｌ。　

Ｓｔｅｐ６调用ＸＰａｔｈ，找到其引用的全局声明，将其赋值给　

ｘｍｌｅｌｅｍｅｎｔ，回ｓｔｅｐｌ。　

图１　ＸＭＬ—Ｓｃｈｅｍａ的ＤＯＭ树结构图　

利用ＸＰａｔｈ［　可以快速查询和定位ＸＭＬ元素，提供一个路　

径表达式，检索出所查询的ＸＭＬ文档片段，从而对该ＸＭＬ文档　

片段进行读写操作。　

２算法设计与验证　

系统的总体设计思路分为以下四个步骤：　

（１）针对标准中罗列的不同类别的数据模块，事先准备好　

相应的ＸＭＬ－Ｓｃｈｅｍａ。　

（２）对于用户提交的文档，建立相应连接，将查询得到的数　

据保存至数据集中。　

（３）获取用户选择的需要创建的数据模块类别，对相应的　

ＸＭＬ・Ｓｃｈｅｍａ进行ＤＯＭ解析，找出所有的与数据有关的节点和　

属性，以及它们之间的层次结构，对于其中的叶子节点和属性节　

点，加入步骤（２）中的数据。　

（４）对结果ＸＭＬ文档进行验证，通过ＸＭＬ．Ｓｃｈｅｍａ验证的　

ＸＭＬ文档显示给用户。　

分析不同类别数据模块的ＸＭＬ—Ｓｃｈｅｍａ，可以得出以下结　

论：ＸＭＬ—Ｓｃｈｅｍａ文档中与数据有关的节点只包含在根元素ＸＳ：　

ｓｃｈｅｍａ（ＸＳ为命名空间前缀）中。根元素ＸＳ：ｓｃｈｅｍａ下含有若干　

个子节点，第一个子节点（顺序无关性）应为该ＸＭＬ—Ｓｃｈｅｍａ所　

描述的主体。其他子节点为全局声明，主体中包含了对它们的　

引用（ｒｅｆ）。　

算法ｓｃｈｅｍａＴｏｘｍｌ有关的参数与函数定义。　

ｓｃｈｅｍａＦｉｒｓｔＣｈｉｌｄ：ＸＭＬ—Ｓｃｈｅｍａ文档描述的主体，根元素ＸＳ：　

ｓｃｈｅｍａ的第一个子节点。该节点不被其他任何节点引用。　

ｘｍｌＲｏｏｔ：与ＸＭＬ—Ｓｃｈｅｍａ文档匹配的ＸＭＬ文档的根元素，　

其名称应为ｓｃｈｅｍａＦｉｒｓｔＣｈｉｌｄ的ｎａｍｅ属性值。　

ｐａｒｅｎｔ：当前活跃节点，任何新建的元素节点作为它的子节　

点，任何新建的属性节点作为它的属性。　

ｃｈｅｃｋｎｏｄｅ（ｘｍｌｅｌｅｍｅｎｔ，ｐａｒｅｎｔ）：递归函数，对参数节点ｘｍ—　

ｌｅｌｅｍｅｎｔ进行相关处理，过程中新建的节点或元素添加为ｐａｒｅｎｔ　

的子节点或属性。ｘｍｌｅｌｅｍｅｎｔ初始值为ｓｃｈｅｍａＦｉｒｓｔＣｈｉｌｄ．Ｆｉｒｓｔ—　

Ｃｈｉｌｄ，ｐａｒｅｎｔ初始值为ｘｍｌＲｏｏｔ。　

具体处理过程如下：　

输入：ＸＭＬ—Ｓｃｈｅｍａ和数据文档。　

输出：ＸＭＬ。　

Ｓｔｅｐｌ开始调用递归函数ｃｈｅｃｋｎｏｄｅ（ｘｍｌｅｌｅｍｅｎｔ，ｐａｒｅｎｔ）。　

Ｓｔｅｐ２获取ｘｍｌｅｌｅｍｅｎｔ节点名称ｘｍｌｅｌｅｍｅｎｔ．ｎａｍｅ。　

如果ｘｍｌｅｌｅｍｅｎｔ．ｎａｍｅ为ＸＳ：ｅｌｅｍｅｎｔ或ＸＳ：ｇｒｏｕｐ，转ｓｔｅｐ３；　

如果ｘｍｌｅｌｅｍｅｎｔ．ｎａｍｅ为ＸＳ：ａｔｔｒｉｂｕｔｅ或ＸＳ：ａｔｔｒｉｂｕｔｅｇｒｏｕｐ，转　

Ｓｔｅｐ７获取ｘｍｌｅｌｅｍｅｎｔ的ｎａｍｅ属性，再判断ｘｍｌｅ！ｅｍｅｎｔ　

是否为叶子节点。若是，转ｓｔｅｐ９；若不是，转ｓｔｅｐｌ０。　

Ｓｔｅｐ８获取ｘｍｌｅｌｅｍｅｎｔ的ｎａｍｅ属性，再判断ｘｍｌｅｌｅｍｅｎｔ　

是否为叶子节点。若是，转ｓｔｅｐｌ１；若不是，转ｓｔｅｐｌ２。　

Ｓｔｅｐ９创建以该ｎａｍｅ属性值命名的元素节点ｎｅｗｅｌｅ．　

ｍｅｎｔ，添加为ｐａｒｅｎｔ的子节点，节点值从数据集中获取。　

ＳｔｅｐｌＯ创建以该ｎａｍｅ属性值命名的元素节点ｎｅｗｅｌｅ—　

ｍｅｎｔ，添加为ｐａｒｅｎｔ的子节点，将ｎｅｗｅｌｅｍｅｎｔ赋值为ｐａｒｅｎｔ。　

Ｓｔｅｐｌｌ创建以该ｎａｍｅ属性值命名的属性节点ｎｅｗａｔ　

ｔｒｉｂｕｔｅ，添加为ｐａｒｅｎｔ的属性，属性值从数据集中获取。　

Ｓｔｅｐｌ２创建以该ｎａｍｅ属性值命名的属性节点ｎｅｗａｔ—　

ｔｒｉｂｕｔｅ，添加为ｐａｒｅｎｔ的属性。　

综上所述，算法流程如图２所示（只判断是否为ＸＳ：ｅｌｅｍｅｎｔ　

的情况，其他情况类似）。　

由　

图２算法流程图　

为了验证算法的可行性，现以零件类信息为例，为了简化，　

取某段弹簧的ＸＭＬ．Ｓｃｈｅｍａ如下。　

＜？ｘｍｌ　ｖｅｒｓｉｏｎ＝”１．０”ｅｎｃｏｄｉｎｇ＝　ｇｂ２３１２”？＞　

＜ｘｓ：ｓｃｈｅｍａ　ｘｍｌｎｓ：ＸＳ＝　ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｗ３．ｏｒｇ／２００１／ＸＭＬＳｃｈｅｍａ”ｅｌｅｍｅｎｔ—　

ＦｏｒｍＤｅｆａｕｈ：”ｑｕａｌｉｉｆｅｄ　ａｔｔｒｉｂｕｔｅＦｏｒｍＤｅｆａｕｈ＝　ｕｎｑｕａｌｉｉｆｅｄ”＞　

＜ｘｓ：ｅｌｅｍｅｎｔ　ｎａｍｅ＝”零件　＞　

＜ｘｓ：ｃｏｍｐｌｅｘＴｙｐｅ＞　

＜ｘｓ：ｓｅｑｕｅｎｃｅ＞　

＜ｘｓ：ｅｌｅｍｅｎｔ　ｎａｍｅ＝”弹簧　ｍａｘＯｃｃｕｒｓ＝”ｕｎｂｏｕｎｄｅｄ　＞　

＜ＸＳ：ｃｏｍｐｌｅｘＴｙｐｅ＞　

＜ＸＳ：ｓｅｑｕｅｎｃｅ＞　

＜ｘｓ：ｅｌｅｍｅｎｔ　ｒｅｆ＝”弹簧尺寸　．／＞　

＜ｘｓ：ｅｌｅｍｅｎｔ　ｎａｍｅ＝”重量”ｔｙｐｅ＝”ＸＳ：ｓｔｉｒｎｇ＂／＞　

＜ｘｓ：ｅｌｅｍｅｎｔ　ｎａｍｅ＝　数量　ｔｙｐｅ＝”ＸＳ：ｓｔｉｒｎｇ　ｒ／＞　

（ｘｓ：ｅｌｅｍｅｎｔ　ｎａｍｅ＝　檄料｜ｔｙｐｅ：　ｘｓ：ｓｔｉｒｎｇ　ｍｉｎＯｃ—　

Ｃｔｌｒｓ：“Ｑ　，＞　

第４期　孙煜飞等：一个ＸＭＬ文档自动生成器模型设计　２０３　

一　一　一　一　

系统。假设用户提交文件形式为ｅｘｃｅｌ，则给出如表１示例。　

表１格式规范示例　

ｌ　弹簧尺寸　　ｌｌ　数量　一　安装部位　

ｌ　径　ｌ　外径　ｌ妊度ｌ　玉正　－　名称　Ｊ　符号　

ｏ２　５　Ｉ　３６毫米　ｌ　４ｏ毫米　ｌ　１　２４　Ｉ　２。克　Ｉ　ｍ目１　０２　

０２４　ｌ　３７毫米　ｌ　４２毫米　Ｉ　１　２２　ｌ　２５克　钢　ｌ　车身　卜、ｏ３　

系统的关键是对ＸＭＬ—Ｓｃｈｅｍａ解析，提取出文档结构，加入　

数据集中的数据，生成ＸＭＬ的过程。如图３所示。　

图３示例分析　

这样，最终将ｅｘｃｅｌ表转换为符合ＸＭＬ．Ｓｃｈｅｍａ定义的ＸＭＬ　

文档。　

＜？ｘｍｌ　ｖｅｒｓｉｏｎ＝”１．０”ｅｎｃｏｄｉｎｇ　”ｇｂ２３１２”？＞　

＜零件＞　

＜弹簧ＩＤ＝　＇０２—５”＞　

＜弹簧尺寸＞　

＜内径＞３６毫米＜／内径＞　

＜外径＞４０毫米＜／外径＞　

＜长度＞１２４＜／长度＞　

＜／弹簧尺寸＞　

＜重量＞２０克＜／重量＞　

＜数量＞２＜／数量＞　

＜安装部位＞　

＜名称＞炮闩＜／名称＞　

＜符号＞０２＜／符号＞　

＜／安装部位＞　

＜／弹簧＞　

＜弹簧ＩＤ＝　＇０２—６　＞　

＜弹簧尺寸＞　

～～～

＜内径＞３７毫米＜／内径＞　

＜外径＞４２毫米＜／外径＞　

　一　一　

＜长度＞１２２＜／长度＞　

＜／弹簧尺寸＞　

＜重量＞２５克＜／重量＞　

＜数量＞５＜／数量＞　

＜材料＞钢＜／材料＞　

＜安装部位＞　

＜名称＞车身＜／名称＞　

＜符号＞０３＜／符号＞　

＜／安装部位＞　

＜／弹簧＞　

＜／零件＞　

３系统设计与实现　

前文已经提到，本文旨在建立一个ＩＥＴＭ系统与外部系统　

信息交换的接口，接收来自外部系统的各种格式的技术文档，统　

一

输出为符合ＩＥＴＭ标准的ＸＭＬ技术文档。其主要模块如图４　

所示。　

外部文件　

ｌ　ｌ　ｌ　ｌ　用户　

图４系统模块设计　

获取数据集模块是系统的入口，负责从外部系统接收数据　

文件。首先，获取文档的后缀名，判断文档的类型。针对不同格　

式的数据文档，实例化相应的数据连接字符串，调用数据集填充　

函数，获取数据集ｄａｔａｔａｂｌｅ，目前只实现了ｅｘｃｅｌ和关系数据库　

的转换。数据转换模块是系统的核心，负责对ＸＭＬ—Ｓｃｈｅｍａ的　

解析和数据的录人工作，生成相应的ＸＭＬ文档。数据验证模块　

负责对生成的ＸＭＬ文档进行有效性验证，验证其是否与ＸＭＬ—　

Ｓｃｈｅｍａ匹配，并给出错误提示和修改意见等。　

该系统的主要特点如下：　

（１）用户透明性。用户无需对ＸＭＬ．Ｓｃｈｅｍａ标签定义以及　

各种约束有深刻的认识，系统会根据用户提交的技术文档和相　

应的数据模块类别，自动生成ＸＭＬ文档。整个工作过程对于用　

户端是透明的。　

（２）可扩展性。转换算法对于所有数据模块的ＸＭＬ．Ｓｃｈｅ—　

ｍａ都是通用的。因此，对于新格式的文件，只需制定新的数据　

连接，获取相应的数据集，从而进行ＸＭＬ转换。　

（３）验证功能。生成的ＸＭＬ文档不一定符合ＸＭＬ．Ｓｃｈｅｍａ　

格式要求，未通过验证模块验证的ＸＭＬ文档，系统会给出错误　

原因、修改意见等。最终将符合标准的ＸＭＬ文档显示给用户。　

（下转第２７８页）