# XPath

Die XML Path Language (XPath) ist eine vom W3-Konsortium entwickelte Abfragesprache, um Teile eines XML-Dokuments zu adressieren und auszuwerten. XPath dient als Grundlage einer Reihe weiterer Standards wie XSLT, XPointer und XQuery. XPath ist derzeit in der Version 3.1 vom 21. März 2017 standardisiert.
In Webbrowsern, XSLT-Prozessoren und anderer Software wird oft nur die XPath-Version 1.0 aus dem Jahr 1999 unterstützt, vereinzelt jedoch auch die XPath-Version 2.0 von 2007.

## Prinzipien

Ein XPath-Ausdruck adressiert Teile eines XML-Dokuments, das dabei als Baum betrachtet wird, wobei einige Unterschiede zum „klassischen“ Baum der Graphentheorie zu beachten sind:
* Knoten (nodes) des Baums sind der Dokumenten-Knoten, XML-Elemente, -Attribute, -Textknoten, -Kommentare, -Namensräume und -Verarbeitungsanweisungen.
* Die Achsen preceding, following, preceding-sibling und following-sibling orientieren sich nicht allein an der Baumstruktur, sondern auch an der Reihenfolge der Deklaration der Elemente im XML-Dokument (Linked-Tree).
Ein XPath-Ausdruck setzt sich aus einem oder mehreren Lokalisierungsschritten (Location Steps) zusammen. Sie werden mit dem Zeichen "/" getrennt.
Ein Lokalisierungsschritt axis::node-test[predicate 1][predicate 2]... besteht aus:
* Achse (axis) und
* Knotentest (node-test),
* Optional gefolgt von einem oder mehreren Prädikaten (predicates).
Beliebig viele XPath-Ausdrücke lassen sich mit dem Pipe-Zeichen "|" mengenmäßig vereinigen.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, eine gesuchte Knotenmenge in XPath auszudrücken.
XPath operiert auf der logischen Dokumentenstruktur. Das bedeutet beispielsweise, dass Entitäten bereits geparst wurden oder dass auch eventuelle Standard-Attribute und -Knoten, die ein Schema vorgeben, im Baum enthalten sind.

## Achsen

Durch Angabe von Achsen wird ausgehend vom aktuellen Kontextknoten in der Baumstruktur des XML-Dokuments navigiert.
Wird dabei vom Dokument-Knoten (der Wurzel des XML-Dokuments) ausgegangen, wird dem XPath-Ausdruck das Zeichen "/" vorangestellt.
| Achse | adressierte Knoten | Abkürzung | Position im u. a. Baum (ausgehend von Element D) |
| | der Dokument-Knoten | / (am Anfang eines XPaths) | Dokument-Knoten |
| child | alle direkt untergeordneten Kindknoten | (wird weggelassen) | E, G |
| parent | der direkt übergeordnete Elternknoten | .. | B |
| self | der Kontextknoten selbst (nützlich für zusätzliche Bedingungen) | . | D |
| ancestor | alle übergeordneten Knoten | | B, A |
| ancestor-or-self | alle übergeordneten Knoten inklusive des Kontextknotens | | D, B, A |
| descendant | alle untergeordneten Knoten | .// | E, F, G |
| | alle Knoten des Dokuments außer dem Dokument-Knoten | // | A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L |
| descendant-or-self | alle untergeordneten Knoten inklusive des Kontextknotens | | D, E, F, G |
| following | im XML-Dokument nachfolgend (ohne untergeordnete Knoten des selektierten Knotens) | | H, I, J, K, L |
| following-sibling | wie following, aber zugleich vom selben parent stammend | | H, I |
| preceding | im XML-Dokument vorangehend (ohne übergeordnete Knoten) | | C |
| preceding-sibling | wie preceding, aber zugleich vom selben parent stammend | | C |
| attribute | Attributknoten | @ | |
| namespace | Namensraumknoten, die aus dem Attribut xmlns stammen | | |
Dieser Baum visualisiert beispielhaft die Struktur eines XML-Dokuments.
Die fünf Achsen self, ancestor, descendant, preceding und following bilden ausgehend von einem beliebigen Knoten den Dokumentbaum vollständig und überlappungsfrei ab.

## Knotentests

Knotentests (geschrieben Achse::Knotentest) schränken die Elementauswahl einer Achse ein:
* Angabe eines Elementnamens wählt alle entsprechenden Elemente. Beispiel: /descendant-or-self::Foo wählt alle Elemente im Dokument die den Namen „Foo“ haben.
* Mit dem Zeichen * wählt man beliebige Elemente. Beispiel: /descendant-or-self::Foo/child::* wählt alle Elemente im Dokument die Kinder von Elementen mit dem Namen „Foo“ sind.
* Mit text, comment und processing-instruction lassen sich Knoten bestimmten Typs wählen.

## Prädikate

Durch Angabe von Prädikaten kann das Ergebnis weiter eingeschränkt werden. Prädikate werden in eckige Klammern eingeschlossen und können in beliebiger Zahl hintereinander geschrieben werden, wobei die Reihenfolge wesentlich ist. Prädikate können XPath-Ausdrücke enthalten, außerdem kann eine Vielzahl von Funktionen und Operatoren verwendet werden. Die sind zum Beispiel:
* Zugriffsindex (Zählung beginnt bei 1)
* Relationszeichen: = != and or < > <= >=
* Zeichenkettenfunktionen:
** normalize-space – Entfernen von Leerzeichen am Anfang und Ende des Strings und Reduktion aufeinanderfolgender Leerzeichen auf eines.
** substring – Einen Teilstring selektieren.
** substring-before(source, splitter) – Einen Teilstring vor dem ersten Vorkommen des Trennzeichens selektieren.
** substring-after(source, splitter) – Einen Teilstring nach dem ersten Vorkommen des Trennzeichens selektieren.
** string-length – Die Länge des Strings.
* Numerische Operatoren: + - * div mod
* Knotenmengen-Funktionen:
** count – Anzahl der Knoten in einer Knotenmenge.
** id – Selektiert Elemente über die DTD-ID.
** name – Name des Knotens.
Beispiele:
* //child::Buch/Kapitel Alle Kapitel aller Bücher.
* //child::Buch/Kapitel[1] Alle ersten Kapitel aller Bücher.
* //child::Buch[count(./Seite)<=100][count(./Seite)>=10] liefert alle Knoten vom Typ „Buch“ die mindestens 10 aber höchstens 100 Kindelemente vom Typ „Seite“ haben.
(das Gleiche leistet //Buch[count(Seite)<=100 and count(Seite)>=10])
* substring-before($variable, ':') Selektiert den Teilstring vor dem ersten Doppelpunkt aus dem Wert der Variable mit dem Namen "variable".

## Beispiel

Gegeben sei folgendes XML-Dokument:
Beispiele für XPath-Ausdrücke:
| Ausdruck | selektiert … |
| /dok | das erste Element dok |
| /* | das äußerste Element unabhängig vom Namen (jedes wohlgeformte XML-Dokument hat genau ein äußerstes Element), hier dok |
| //dok/kap | alle kap-Elemente innerhalb aller dok-Elemente |
| //dok/kap[1] | alle jeweils ersten kap-Elemente innerhalb aller dok-Elemente |
| //pa | alle pa-Elemente auf allen Ebenen |
| //kap[@title='Nettes Kapitel']/pa | alle Absätze der Kapitel mit Titel „Nettes Kapitel“ |
| //kap/pa[2] | Jeweils das zweite pa-Element in den beiden Kapiteln. |
| //kap[2]/pa[@format='bold'][2] | Zweite Zeile mit dem Format 'bold' im 2. Kapitel. |
| child::* | alle Kindelemente des gegenwärtigen Knotens |
| child::pa | alle pa-Kinder des gegenwärtigen Knotens |
| child::text | alle Textknoten des gegenwärtigen Knotens |
| . | der gegenwärtige Knoten |
| ./* | alle Kindelemente des gegenwärtigen Knotens |
| ./pa | alle pa-Kinder des gegenwärtigen Knotens |
| pa | alle pa-Kinder des gegenwärtigen Knotens |
| attribute::* | alle Attribute des gegenwärtigen Knotens |
| namespace::* | alle Namespaces des gegenwärtigen Knotens |
| //kap[1]/pa[2]/text | Textinhalt des zweiten pa-Elements im ersten kap-Element (also „Noch ein Absatz“) |
XPath-Visualisierer helfen, die mitunter komplizierten XPath-Abfragen auf konkrete XML-Dateien anzuwenden.