?ерархическая модель базы данных
Иерархическая модель данных — представление базы данных в виде древовидной (иерархической)
структуры, состоящей из объектов (данных) различных уровней.
Между объектами существуют связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов
более низкого уровня. Такие объекты находятся в отношении предка (объект более близкий к корню)
к потомку (объект более низкого уровня), при этом возможна ситуация, когда объект-предок не имеет
потомков или имеет их несколько, тогда как у объекта-потомка обязательно только один предок.
Объекты, имеющие общего предка, называются близнецами (в программировании применительно к
структуре данных дерево устоялось название братья).
Первые системы управления базами данных использовали иерархическую модель данных.
Примеры
Например, если иерархическая база данных содержала информацию о покупателях и их
заказах, то будет существовать объект «покупатель» (родитель) и объект «заказ» (дочерний).
Объект «покупатель» будет иметь указатели от каждого заказчика к физическому расположению
заказов покупателя в объект «заказ».
В этой модели запрос, направленный вниз по иерархии, прост (например: какие заказы принадлежат
этому покупателю); однако запрос, направленный вверх по иерархии, более сложен (например,
какой покупатель поместил этот заказ). Также, трудно представить не-иерархические данные при
использовании этой модели.
Иерархической базой данных является файловая система, состоящая из корневого каталога, в котором
имеется иерархия подкаталогов и файлов.
Структурная часть иерархической модели
Основными информационными единицами в иерархической модели данных являются сегмент и поле.
Поле данных определяется как наименьшая неделимая единица данных, доступная пользователю.
Для сегмента определяются тип сегмента и экземпляр сегмента. Экземпляр сегмента образуется из
конкретных значений полей данных. Тип сегмента — это поименованная совокупность входящих в него
типов полей данных.
Как и сетевая, иерархическая модель данных базируется на графовой форме построения данных, и на
концептуальном уровне она является просто частным случаем сетевой модели данных. В иерархической
модели данных вершине графа соответствует тип сегмента или просто сегмент, а дугам — типы связей
предок — потомок. В иерархических структуpax сегмент — потомок должен иметь в точности одного
предка.
Иерархическая модель представляет собой связный неориентированный граф древовидной структуры,
объединяющий сегменты. Иерархическая БД состоит из упорядоченного набора деревьев.
Управляющая часть иерархической модели
В рамках иерархической модели выделяют языковые средства описания данных (ЯОД) и средства
манипулирования данными (ЯМД). Каждая физическая база описывается набором операторов,
обусловливающих как её логическую структуру, так и структуру хранения БД. При этом способ доступа
устанавливает способ организации взаимосвязи физических записей.
Определены следующие способы доступа:
• иерархически последовательный;
• иерархически индексно-последовательный;
• иерархически прямой;
• иерархически индексно-прямой;
• индексный.
Помимо задания имени БД и способа доступа описания должны содержать определения типов
сегментов, составляющих БД, в соответствии с иерархией, начиная с корневого сегмента. Каждая
физическая БД содержит только один корневой сегмент, но в системе может быть несколько
физических БД.
Среди операторов манипулирования данными можно выделить операторы поиска данных, операторы
поиска данных с возможностью модификации, операторы модификации данных. Набор операций
манипулирования данными в иерархической БД невелик, но вполне достаточен.
Примеры типичных операторов поиска данных
• найти указанное дерево БД;
• перейти от одного дерева к другому;
• найти экземпляр сегмента, удовлетворяющий условию поиска;
• перейти от одного сегмента к другому внутри дерева;
• перейти от одного сегмента к другому в порядке обхода иерархии.
Примеры типичных операторов поиска данных с возможностью модификации:
• найти и удержать для дальнейшей модификации единственный экземпляр сегмента,
удовлетворяющий условию поиска;
• найти и удержать для дальнейшей модификации следующий экземпляр сегмента с теми же
условиями поиска;
• найти и удержать для дальнейшей модификации следующий экземпляр для того же родителя.
Примеры типичных операторов модификации иерархически организованных данных, которые
выполняются после выполнения одного из операторов второй группы (поиска данных с возможностью
модификации):
• вставить новый экземпляр сегмента в указанную позицию;
• обновить текущий экземпляр сегмента;
• удалить текущий экземпляр сегмента.
В иерархической модели автоматически поддерживается целостность ссылок между предками и
потомками. Основное правило: никакой потомок не может существовать без своего родителя.
Известные иерархические СУБД
• Типичным представителем (наиболее известным и распространенным) является Information
Management System (IMS) фирмы IBM.
• Time-Shared Date Management System (TDMS) компании Development Corporation;
• Mark IV MultiAccess Retrieval System компании Control Data Corporation;
• System 2000 разработки SAS Institute;
• Серверы каталогов, такие, как LDAP и Active Directory (допускают чёткое представление в виде
дерева)
• По принципу иерархической БД построены иерархические файловые системы и Реестр Windows.
• InterSystems Caché
• Google App Engine Datastore API
