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XQuery 语法（长文讲解）

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在数据处理领域，XML（eXtensible Markup Language）因其灵活的结构和跨平台兼容性，被广泛应用于数据交换与存储。然而，随着XML文档的复杂度增加，如何高效地查询和操作这类数据成为开发者的核心需求。XQuery（XML Query Language）正是为此而生，它是一种专门设计用于查询和操作XML数据的标准化语言。本文将从基础语法到高级特性，系统性地讲解XQuery的核心知识点，并通过案例演示其在实际开发中的应用场景。无论是编程新手还是有一定经验的开发者，都能通过本文掌握XQuery的精髓，进而提升处理XML数据的效率。

XQuery 的基本概念与环境准备

XML 文档结构与查询需求

XML 文档通常以树状结构组织数据，每个节点代表特定的数据元素。例如，一个书店的库存信息可能包含书籍、作者、价格等层级关系。但直接解析这类数据需要复杂的代码逻辑，而 XQuery 提供了更简洁的解决方案——它允许开发者通过声明式语法直接定位、筛选和转换数据，如同“在图书馆中快速找到指定书籍”一样直观。

开发环境与运行方式

XQuery 的执行依赖于支持该语言的引擎，如 BaseX、eXist-db 或 Saxon。对于初学者，推荐使用 BaseX 的图形界面工具，它提供了交互式查询环境和直观的结果展示。例如，输入以下代码即可查询 XML 文件中的所有书籍标题：

for $book in doc("books.xml")/books/book  
return $book/title/text()

这段代码的含义是：在 books.xml 的 books 根节点下，遍历每个 book 子节点，并返回其 title 元素的文本内容。

XQuery 的基础语法结构

声明式编程风格与 FLWOR 表达式

XQuery 的核心语法基于 FLWOR（For, Let, Where, Order by, Return）结构，这是一种声明式编程模式，允许开发者通过逻辑分步描述数据处理流程。例如：

for $customer in doc("customers.xml")/customers/customer  
where $customer/country = "China"  
return $customer/name

此示例展示了如何筛选出所有来自中国的客户名称。FLWOR 的每个步骤均可独立调整，例如在 Order by 中添加排序逻辑，或通过 Let 临时存储中间结果。

节点与路径表达式

XQuery 使用 XPath 语法定位 XML 节点。例如：

  • /books/book：选择根节点 books 下的所有 book 子节点。
  • //price：选择文档中所有名为 price 的节点，无论其位置。
  • .[@category = "fiction"]：筛选属性 category 值为 fiction 的节点。

想象 XML 文档如同一座图书馆，XPath 就是“导航地图”：/books/book[@id='001'] 相当于“前往书架 B3，找到编号 001 的书籍”。

数据过滤与条件表达式

基本条件筛选

通过 where 子句可以实现数据过滤。例如，查询价格高于 50 元的书籍：

for $book in doc("books.xml")/books/book  
where $book/price > 50  
return $book/title

此外，XQuery 支持逻辑运算符 and、or 和 not，例如：

where $book/category = "novel" and $book/year > 2020

范围匹配与模糊查询

使用 matches() 函数可实现正则表达式匹配：

where matches($book/author, "^A.*")  // 筛选作者姓氏以“A”开头的书籍

若需模糊查询，可结合 contains() 或 starts-with()：

where contains($book/title, "Java")  // 包含“Java”的标题

函数与运算符的使用

内置函数库解析

XQuery 提供了丰富的内置函数，涵盖字符串操作、数学计算、日期处理等。例如：

  • fn:string-length()：计算字符串长度。
  • fn:sum()：求和运算。
  • fn:current-dateTime()：获取当前时间。

案例：计算所有书籍的总价

sum(//price/xs:decimal(.))

此处 xs:decimal(.) 将文本类型转换为数值类型，确保计算准确性。

运算符分类与优先级

XQuery 的运算符分为算术（+, -, *）、比较（=, !=, <）、逻辑（and, or）等类型。注意运算符优先级：例如 5 + 3 * 2 会先执行乘法，结果为 11。

高级特性：集合操作与动态查询

集合合并与去重

使用 union、intersect 和 except 可对节点集进行操作：

// 选取作者为“A”或“B”的书籍  
(doc("books.xml")//book[author = "A"])  
union  
(doc("books.xml")//book[author = "B"])

动态 XML 构建

通过 element 和 attribute 关键字可动态生成 XML 结构：

for $book in //book  
return  
  element summary {  
    attribute id { $book/@id },  
    element title { $book/title },  
    element price { $book/price * 1.1 }  // 应用 10% 加价  
  }

此代码将生成包含书籍 ID、标题和加价后价格的新 XML 节点。

实战案例：综合查询场景

场景描述

假设存在一个包含书籍信息的 XML 文件 library.xml，其结构如下：

<library>  
  <section name="Fiction">  
    <book id="B001">  
      <title>Java Programming</title>  
      <author>John Doe</author>  
      <price>65</price>  
    </book>  
    <!-- 其他书籍节点... -->  
  </section>  
  <!-- 其他分类节点... -->  
</library>

案例 1：按分类统计书籍数量

for $category in distinct-values(//section/@name)  
return  
  element category {  
    attribute name { $category },  
    count(//section[@name = $category]/book)  
  }

此查询返回每个分类（如 Fiction、Non-Fiction）的书籍数量。

案例 2：筛选并格式化输出

for $book in //book[price > 50 and contains(title, "Java")]  
order by $book/price descending  
return  
  <result>  
    <title>{$book/title}</title>  
    <price>{$book/price}</price>  
    <discount>{format-number($book/price * 0.9, "C2")}</discount>  <!-- 应用 10% 折扣 -->  
  </result>

此示例筛选价格高于 50 且标题含“Java”的书籍，按价格降序排列，并显示原价和折扣价。

总结与进阶方向

通过本文的学习，开发者可以掌握 XQuery 的基础语法、条件筛选、函数应用及高级操作。对于更复杂的场景，建议深入研究以下方向：

  1. XQuery 与数据库集成：例如在 eXist-db 中结合 XML 数据库实现事务处理。
  2. XSLT 联合使用：通过 XSLT 将查询结果转换为 HTML 或其他格式。
  3. 性能优化技巧：如索引使用、避免全表扫描等。

XQuery 的简洁性和强大功能使其成为处理 XML 数据的首选工具。无论是构建数据聚合平台，还是解析复杂配置文件，掌握其语法都能显著提升开发效率。建议读者通过实际项目持续练习，并参考官方文档（如 W3C XQuery 标准）深化理解。

（全文约 1650 字）

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