XML自出现以来,就以其强大的跨平台交换的能力、数据表达能力以及简单、开放性、可扩展等优点而逐渐成为互联网上信息发布和交换的事实标准。由于XML数据的开放性,特别是网络上海量的XML数据的出现,对XML数据进行有效地管理、查询等操作的要求也越来越迫切。与此同时,各种各样的XML包含的语义如何在不同的web环境和数据永久化存储模式下无损的交换,也是XML理论研究中提出的很现实的问题。对XML而言,一个公认的问题是只有语法意义而缺乏语义信息。为了解决这个问题,研究者们提出了各种各样的语义约束。虽然XML已经作为数据交换的主要格式和标准而应用于各行各业,但是在实际的应用中,为了有效地利用关系数据库成熟的数据管理功能来处理XML数据,并且能够利用基于关系数据库的应用系统,通常需要把XML数据存储在本地的关系数据库中。在提出XML语义约束后,当用关系数据库存储XML文档时,如何把这些语义约束信息映射到关系数据库中是一个重要的研究课题,具有较高的理论价值和现实意义。本文对上述几个方面的问题进行了相关的研究,具体地说,本文的主要贡献和创新之处在于:系统的介绍了XML的基本知识,理论和实际应用,介绍了XML具有的优势。通过比较关系数据库模式和XML模式,分析了现在XML模式在表现语义约束方面的缺陷,提出了理论研究的方向。介绍了研究XML语义约束和函数依赖的前提,通过介绍DTD和XML Schema来建立研究的基础,并且限定在DTD上进行相关的研究。建立了XML的函数依赖的理论系统,并给出形式化的定义,给出了研究XMLDTD的形象化的DTD结构图的建立方法。通过研究XML函数依赖的蕴含问题,使得XML的函数依赖可以通过最小化的覆盖进行研究,在保证相关函数依赖不损失的前提下,减少函数依赖处理的代价。在前面研究的基础上,提出了通过XML函数依赖来发现XML数据中的冗余并通过XFD的分类进行冗余的研究,在此基础上设计了XFD的发现算法,以有效的捕捉XML数据冗余,并在其后进行了复杂性分析和算法的实验分析。