Ієрархічна модель даних

Матеріал з Фізмат Вікіпедії

Перейти до: навігація, пошук

Зміст

Ієрархічна модель даних

Ієрархічна структура представляє сукупність елементів, пов'язаних між собою за певними правилами. Об'єкти, пов'язані ієрархічними відносинами, утворюють орієнтований граф. До основних понять ієрархічної структури відносяться: рівень,елемент (вузол), зв'язок. Вузол - це сукупність атрибутів даних, що описують деякий об'єкт. На схемі ієрархічного дерева вузли представляються вершинами графа. Кожен вузол на більш низькому рівні пов'язаний лише з одним вузлом, що знаходиться на більш високому рівні. Ієрархічне дерево має тільки одну вершину, не підпорядковану ніякий інший вершині і знаходиться на самому верхньому (першому) рівні. Залежні вузли знаходяться на другому, третьому і т.д. рівнях. Кількість дерев у базі даних визначається числом кореневих записів. До кожного запису бази даних існує тільки один (ієрархічний)шлях від кореневого запису.
До основних недоліків ієрархічних моделей слід віднести:неефективність реалізації відносин типу N: N, повільний доступ до сегментів даних нижніх рівнів ієрархії, чітка орієнтація на певні типи запитів та ін. У зв'язку з цими недоліками раніше створені ієрархічні СУБД піддаються істотним модифікацій, що дозволяє підтримувати більш складні типи структур і, в першу чергу, мережеві та їх модифікації.


Структурна частина ієрархічної моделі

Основними інформаційними одиницями в ієрархічній моделі даних є сегмент і поле. Поле даних визначається як найменша неподільна одиниця даних, доступна користувачеві. Для сегменту визначаються тип сегмента і екземпляр сегменту. Екземпляр сегмента утвориться з конкретних значень полів даних. Тип сегмента - це проіменована сукупність вхідних у нього типів полів даних.
Як і мережева, ієрархічна модель даних базується на графовій формі побудови даних, і на концептуальному рівні вона є просто окремим випадком мережевої моделі даних. В ієрархічній моделі даних вершині графа відповідає тип сегмента або просто сегмент, а дугам - типи зв'язків предок - нащадок. В ієрархічних структуpax сегмент - нащадок повинен мати в точності одного предка.
Ієрархічна модель є зв'язний неорієнтований гpaф деревовидної структури, що об'єднує сегменти. Ієрархічна БД складається з упорядкованого набору дерев.


Керуюча частина ієрархічної моделі

У рамках ієрархічної моделі виділяють мовні засоби опису даних (МЗД) та засоби маніпулювання даними (ЗМД). Кожна фізична база описується набором операторів, що обумовлюють як її логічну структуру, так і структуру зберігання БД. При цьому спосіб доступу встановлює спосіб організації взаємозв'язку фізичних записів.
Визначено такі способи доступу:

  • Ієрархічно послідовний;
  • Ієрархічно індексно-послідовний;
  • Ієрархічно прямий;
  • Ієрархічно індексно-прямий;
  • Індексний.

Крім задання імені БД і способу доступу, описи повинні містити визначення типів сегментів, що складають БД, у відповідності з ієрархією, починаючи з кореневого сегмента. Кожна фізична БД містить тільки один кореневий сегмент, але в системі може бути кілька фізичних БД.
Серед операторів маніпулювання даними можна виділити оператори пошуку даних, оператори пошуку даних з можливістю модифікації, оператори модифікації даних. Набір операцій маніпулювання даними в ієрархічній БД невеликий, але цілком достатній.


Приклади типових операторів

Приклади типових операторів пошуку даних:

  • Знайти вказане дерево БД;
  • Перейти від одного дерева до іншого;
  • Знайти екземпляр сегменту, що задовольняє умовам пошуку;
  • Перейти від одного сегмента до іншого всередині дерева;
  • Перейти від одного сегмента до іншого в порядку обходу ієрархії.

Приклади типових операторів пошуку даних з можливістю модифікації:

  • Знайти і утримати для подальшої модифікації єдиний екземпляр сегменту, що задовольняє умовам пошуку;
  • Знайти і утримати для подальшої модифікації наступний екземпляр сегменту з тими ж умовами пошуку;
  • Знайти і утримати для подальшої модифікації наступний примірник для того ж батька.

Приклади типових операторів модифікації ієрархічно організованих даних, які виконуються після виконання одного з операторів другої групи (пошуку даних з можливістю модифікації):

  • Вставити новий екземпляр сегменту в зазначену позицію;
  • Оновити поточний екземпляр сегменту;
  • Видалити поточний екземпляр сегменту.

В ієрархічній моделі автоматично підтримується цілісність посилань між предками і нащадками. Основне правило: ніякої нащадок не може існувати без свого батька.


Відомі ієрархічні СУБД

  • Типовим представником (найвідомішим і найпоширенішим) є Information Management System (IMS) фірми IBM. Перша версія з'явилася в 1968 р.
  • Time-Shared Date Management System (TDMS) компанії Development Corporation;
  • Mark IV Multi - Access Retrieval System компанії Control Data Corporation;
  • System 2000 розробки SAS-Institute;
  • Сервери каталогів, такі, як LDAP та Active Directory (допускають чітке уявлення у вигляді дерева) ;
  • За принципом ієрархічної БД побудовані ієрархічні файлові системи та Реєстр Windows;
  • InterSystems Caché;
  • Google App Engine Datastore API.

Джерела інформації

Ієрархічна модель даних
Моделі та типи даних.
Модель даних


Корисні посилання

Інформаційна система
Мережева модель данних

Перегляди
Особисті інструменти