Marin Mircea

マリン ミルチア

Tsukuba Repository

ルールベースプログラミングのXMLの検証と処理へ
の応用
著者 マリン ミルチア
発行年 2011
その他のタイトル Applications of rule-based programming to
verification and transformation of XML
URL http://hdl.handle.net/2241/115253
 様式 C-19 
科学研究費補助金研究成果報告書 
 
平成２３年 3 月 21 日現在 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
研究成果の概要（和文）： 
妥当な XML文書の仕様モデルとしての正則生垣言語（RHL: Regular Hedge Language）に関する
研究を行い，非線形正則生垣パターンを XML問い合わせ言語として用いる可能性を探った．RHL
の新しい表現方法および積集合，商集合，product derivative，factorを計算する新しいアル
ゴリズムを提案した．非線形正規表現パターン内のすべての変数の組の型に対する健全かつ完
全な型推論アルゴリズムの構成に，RHL factorizationをどのように適用するかを示した．  
 
研究成果の概要（英文）： 
We studied regular hedge languages (RHLs) as specification models of valid XML documents, 
and the possibility to use nonlinear regular hedge expression patterns to define a 
pattern-based query language for XML. We proposed new representations of RHLs, and 
algorithms for the computation of intersection, quotient, product derivative, and factors 
of RHLs. We have shown how to use RHL factorization to define a sound and complete type 
inference algorithm for the tuple of all variables in a nonlinear regular hedge expression 
pattern.  
 
交付決定額 
                               （金額単位：円） 
 直接経費 間接経費 合 計 
２００８年度 1,300,000 390,000 1,690,000 
２００９年度 1,100,000 330,000 1,430,000 
２０１０年度 1,000,000 300,000 1,300,000 
総 計 3,400,000 1,020,000 4,420,000 
 
 
研究分野：総合領域 
科研費の分科・細目：情報学・ソフトウェア 
キーワード：XML、ルールベースプログラミング  
 
１．研究開始当初の背景 
XML は，Web 上でデータを表現するための標
準であり，多くのプログラミング言語やツー
ルが XMLデータモデルで動作するように設計
されている． 
ルールベースのプログラミングスタイルは，
Web アプリケーションの設計に必要な検証，
変換，クエリなどの機能を強力にサポートす
る．XML 文書の変換は，以下の要素から構成
される書換規則によって与えられる．（1）木
構造のパターン，（2）パターンマッチングに
よって抽出された XMLデータから結果となる
値を計算する式，（3）ルールが適用される場
合に満たされなければならない条件．ルール
の適用は戦略言語によって制御される． 
 
２．研究の目的 
このプロジェクトの目的は，XML データモデ
機関番号：１２１０２ 
研究種目：基盤研究（Ｃ） 
研究期間：2008～2010   
課題番号：２０５０００２５ 
研究課題名（和文） ルールベースプログラミングの XMLの検証と処理への応用 
研究課題名（英文） Applications of rule-based programming to verification and 
transformation of XML 
研究代表者 
マリン ミルチア（Marin Mircea） 
筑波大学・大学院システム情報工学研究科・講師 
 研究者番号：６０３９６６０３ 
 
  
ルで動作するように特化したルールベース
のプログラミング言語を設計，実装すること
である．この言語は，ウェブアプリケーショ
ンを実装する上で必要となる妥当性検証，ク
エリ，変換などの機能をサポートする必要が
ある．  
 
 
３．研究の方法 
我々の研究の出発点は我々が開発を行っ
てきたρLog である．ρLog は，戦略的書き
換え及びいくつかの高階パターンマッチン
グの機能をサポートしている．サポートして
いる高階機能には列変数，関数，変数，およ
びコンテキスト変数などが含まれている．こ
れらの機能は，特に XML文書などの任意の大
きさの木構造データからデータを抽出する
ために有用である． 
XML 文書の妥当性を保証するために，我々
は，正規表現に基づく型とその上の型検査を
検討した．また，オブジェクト指向プログラ
ミングと正則表現型を統合するために，正則
表現型を部分型によって拡張することも試
みた．  
我々は，ρLog のマッチングのメカニズム
を拡張し，以下をサポートする健全かつ完全
なマッチング手続きを設計した：正規表現パ
ターン，シーケンス及びコンテキスト変数に
対する所属制約．この手続きは，XML クエリ
とドキュメントの妥当性検証に有用である． 
次の型推論問題は，XML 処理の検証において
重要な役割を果たす． 
 ルールベースのプログラム P，入力型
Tin の XML文書 D，および出力ドキュメ
ントの型 Toutが与えられる． 
 文書DをプログラムDで変換した結果が
出力ドキュメントの型 Toutを持つか？ 
我々は，始めに密接に関連する問題を検討
した．XDuce のような局所的型推論アルゴリ
ズムは，個別にすべてのパターン変数の正確
な型を計算する．局所的型推論は，低い計算
量を持ち簡単に実装することができるが，マ
ッチングの結果として得られるパターン変
数の値は，相互に依存していることを無視し
ている．この欠点を克服するために，我々は
すべてのパターン変数のタプルの正確な型
を計算する大域的な型推論アルゴリズムを
検討した．これらの大域的な型推論アルゴリ
ズムははるかに複雑である．それらを理論的
に分析するために，生垣言語に関する因子化
（Factorization）の新しい理論を展開した．  
我々が提案した因子化アルゴリズムを実
装するために，Mathematica を使用した．
Mathematicaを使用する理由は，Mathematica
がシーケンス変数及び関数変数に関する機
能を備えているからである．また，バックト
ラックやコンテキスト変数をサポートする
ことも容易である． 
ρLog は，当初，Mathematica で実装され
ていたが，利用性を高めるために Java と
Prologによる再実装を行った． Javaによる
実装は，このプロジェクトの最終段階で行わ
れた．主な課題は，ρLog の計算体系の効率
的な Java による実装を明らかにすることで
ある． 
PρLogは，SWI – PrologによるρLogのプ
ロトタイプの実装である．これは，オースト
リアの研究所 RISC-Linzの研究者との緊密な
協力で，このプロジェクトの外で行われた．  
両方の実装は，unranked tree の有限列で
ある生垣に対して動作する． PρLog は，列
変数とコンテクスト変数に対する正則言語
への所属制約をサポートしている． Java に
よる実装は，Javaの型システムと正規表現型
システムを統合している．両方の実装は XML
の検証と変換に適したルールベースのプロ
グラミング環境を提供している． 
  
 
４．研究成果 
ρLog を XML に関する検証と変換に適する
ものにするために，非線形正規表現パターン
によってその計算体系を拡張した．このクラ
スのパターンは，XDuce の正規表現パターン
に似ているが，パターン変数に対する型推論
問題ははるかに複雑である． 
我々は，我々が提案したパターンのクラス
の型推論問題の広範な研究を行った．パター
ン変数に対する局所的な型推論の代わりに，
我々は，パターン内のすべての変数の組の正
確な型を推論するアルゴリズムを構築した．
我々が提案したアルゴリズムは，生垣言語の
因子化の計算に基づいている． 
我々は，Conwayによる正則言語の因子化の
理論を正則生垣言語に一般化し，正則言語に
おけるいくつかの結果が正則生垣言語にお
いても保存されることを証明した．正則生垣
言語が有限の因子化を持つことを証明し，そ
の計算のためのアルゴリズムを同定した．こ
のアルゴリズムは高い計算量をもっており，
その効率は生垣言語とその因子の表現方法
に大きく依存している．論文 [7]は生垣言語
に関する線形方程式による表現を提案し，論
  
文[2]は簡約された決定的かつ完全な線形生
垣オートマトンによる表現を提案し，論文
[4]は因子オートマトンによる表現を提案し
ている． 
これらの理論的結果に加えて，我々は Java
によるρLog の再実装に取り組んだ． Java
による実装は，ρLog の計算体系を XDuce の
ような正規表現型と統合している．文字列型，
int, bool, long, float, doubleなどの基本
型もサポートしている．この実装は，３種類
のソースファイルを読み込むように設計さ
れている：入力ドキュメント，スキーマ，お
よびルールベースのプログラム．ルールベー
スの変換の結果は生垣として得られ，シリア
ル化することでテキストファイルに保存で
きる． 
ρLog の最初の計算体系は，all-match 戦
力で動作するよう設計されていた． Java に
よる実装では，我々は，XML 文書変換のため
の有用な single-match 戦略（最長一致と最
短一致）によってそれを拡張した．また，以
下の評価戦略のための演算子を追加した：
leftmost innermost, leftmost outermost, 
parallel innermost, parallel outermost.  
XML ドキュメントの検証は，XML スキーマ
に対応する正規表現パターンに対して，XML
文書の生垣表現を照合することによって達
成される． 
 
 
５．主な発表論文等 
（研究代表者、研究分担者及び連携研究者に
は下線） 
 
〔雑誌論文〕（計７件） 
1. M. Marin, T. Kutsia. On the Computation 
of Quotients and Factors of Regular 
Languages. Frontiers of Computer 
Science in China. 4(2):173-184, 2010.
査読有 
 
2. M. Marin, T. Kutsia. Regular Hedge 
Language Factorization Revisited. In 
Sheng Yu, editor, Proceedings of the 
14th Intl. Conference on Developments 
in Language Theory (DLT 2010). August 
17-19 2010, London, Ontario, Canada. 
LNCS 6224, pp. 328-339. Springer. 査
読有 
 
3. T. Kutsia, M. Marin. Order-sorted 
Unification with Regular Expression 
Sorts. In Ch. Lynch, editor, Pro-
ceedings of the 21st International 
Conference on Rewriting Techniques and 
Applications (RTA 2010), July 
11-13 ,2010, Edinburgh UK. Vol. 6 of 
the Leibniz International Proceedings 
in Informatics (LIPIcs), Schloss 
Dagstuhl, Germany, pp 193-208. 査読有 
 
4. M. Marin, A. Craciun. Type inference 
for regular expression pattern 
matching. In T. Ida, V. Negru, T. 
Jebelean, D. Petcu, S. Watt, D. Zaharie, 
editors, Procs. of SYNASC’2010, pp. 
366-276. Timisoara, Romania, 2010. 
IEEE Computer Society.査読有 
 
5. M. Marin, A. Craciun. Factorizations 
of regular hedge languages. In S. Watt, 
V. Negru, T. Ida, T. Jebelean, D. Petcu, 
D. Zaharie, editors, Procs. of SYN-
ASC’2009. Timisoara, Romania, Sep-
tember 2010. IEEE Computer Society. 査
読有 
 
6. B. Dundua, T. Kutsia, M. Marin. 
Strategies in PLog. PNTCS 15:32-43. 
2010.  査読有 
 
7. M. Marin, T. Kutsia. Linear Systems for 
Regular Hedge Languages. In J. 
Grundspenkis, M. Kirikova, Y. Mano-
loupoulos, L. Novickis, editors, ADBIS 
2009. Revised Selected Papers. Sep-
tember 7 2009, Riga, Latvia. LNCS 5968, 
pp. 104-112. 2010.査読有 
 
〔研究発表〕（計２件） 
1. T. Kutsia, M. Marin. Order-sorted 
unification with regular expression 
sorts. In Ch. Lynch, P. Narendran, 
editors, Procs. of UNIF 2009. August 
2, 2009, Montreal, Canada. 
 
2. M. Marin, T. Kutsia. Matching with 
Membership Constraints for Hedge and 
Context Variables. In M. Marin, editor, 
Procs. of UNIF 2008, pp. 55-68. July 
18, 2008, Castle of Hagenberg, Aus-
tria.  
 
 
〔その他〕（計１件） 
１．ホームページ等 
 
http://www2.score.cs.tsukuba.ac.jp/proj
ects/RBPforXML 
 
６．研究組織 
  
 
(1)研究代表者 
 マリン ミルチア（MARIN MIRCEA） 
筑波大学・大学院システム情報工学 
研究科・講師 
 研究者番号：６０３９６６０３ 
 
 
(2)研究分担者 
 井田 哲雄（Ida Tetsuo） 
筑波大学・大学院システム情報工学 
研究科・教授 
 研究者番号：７０１０００４７ 
 
 研究分担者 
南出 靖彦（Minamide Yasuhiko） 
筑波大学・大学院システム情報工学 
研究科・准教授 
 研究者番号：５０２５２５３１ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


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