正如原来问题的楼主所说：preceding-sibling是指在上下文节点在原XML文档中的前驱节点集合。所以在mode b中的代码：
<xsl:if test="not(preceding-sibling::*[@f2=current()/@f2])"><?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

是判断在此之前没有出现过相同的f2,用preceding-sibling没错，但是这里有一个前提条件：同一个f1，在原文件中如果当前节点存在一个相同的f2，但不是同一个f1，那么当前节点的f2将无法输出了。
如果说f2(代表的是城市)很难有同名的，但是mode c呢，
<xsl:if test="not(preceding-sibling::*[@f3=current()/@f3])">

f3同名的多了吧，更何况，有没有同名的城市还很难说呢。
总之为了程序的严密性，我们必须将其改成：
<?xml version='1.0'?>

<xsl:stylesheet version="1.0" xmlns:xsl="http://www.w3.org/1999/XSL/Transform">

<xsl:template match="/">

   <xsl:apply-templates select="root/item" mode="a" >

      <xsl:sort select="@f1"/> 

   </xsl:apply-templates>

</xsl:template>

<xsl:template match="item" mode="a">

   <xsl:if test="not(preceding-sibling::*[@f1=current()/@f1])">

      <xsl:value-of select="concat(@f1,'-')"/>

      <xsl:variable name="f1" select="@f1"/>

      <xsl:for-each select="..">

         <xsl:apply-templates select="item[@f1 = $f1]" mode="b">

            <xsl:sort select="@f2"/>

         </xsl:apply-templates>

      </xsl:for-each>

      <br/>

   </xsl:if>

</xsl:template>

<xsl:template match="item" mode="b">

   <xsl:if test="not(preceding-sibling::*[@f1=current()/@f1][@f2=current()/@f2])">

      <xsl:value-of select="concat(' ',@f2,':')"/>

      <xsl:variable name="f2" select="@f2"/>

      <xsl:for-each select="..">

         <xsl:apply-templates select="item[@f2 = $f2]" mode="c">

            <xsl:sort select="@f3"/>

         </xsl:apply-templates>

      </xsl:for-each>

   </xsl:if>

</xsl:template>

<xsl:template match="item" mode="c">

   <xsl:if test="not(preceding-sibling::*[@f1=current()/@f1][@f2=current()/@f2][@f3=current()/@f3])">

      <xsl:if test="position()!=1">

         <xsl:value-of select="','"/>

      </xsl:if>

      <xsl:value-of select="@f3"/>

   </xsl:if>

</xsl:template>

</xsl:stylesheet>

其实，最重要的一点就是清楚程序每个步骤执行的状态，并有一个清晰的模型，到底是在原XML文档，还是节点集合。