Иерархическая модель данных

Иерархическая модель организует данные в виде древовидной структуры.

К основным понятиям иерархической структуры относятся: уровни элемент (узел), связь. Дерево представляет собой иерархию элементов называемых узлами. Узел - это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. На самом верхнем уровне иерархии имеется один и только один узел - корень. Каждый узел, кроме корня, связан с одним узлом на более (высоком уровне, называемым исходным для данного узла. Ни один элементов не имеет более одного исходного узла. Каждый элемент может быть связан с одним или несколькими элементами на более низком уровне. Они называются порожденными (рис 1.6).

К каждой записи базы данных существует только один (иерархический) путь от корневой записи. Например, как видно из рис. 1.6, для записи С4 путь проходит через записи А и ВЗ.

Иерархическая модель данных имеет много общих черт с сетевой моделью данных, хронологически она появилась даже раньше, чем сетевая. Допустимыми информационными конструкциями в иерархической модели данных являются отношение, веерное отношение и иерархическая база данных. В отличие от ранее рассмотренных моделей данных, где предполагалось, что информационным отображением одной предметной области является одна база данных, в иерархической модели данных допускается отображение одной предметной области в несколько иерархических баз данных.

Понятия отношения и веерного отношения в иерархической модели данных не изменяются.

Иерархической базой данных называется множество отношений и веерных отношений, для которых соблюдаются два ограничения:

1. Существует единственное отношение, называемое корневым, которое не является зависимым ни в одном веерном отношении.

2. Все остальные отношения (за исключением корневого) являются зависимыми отношениями только в одном веерном отношении.

Схема иерархической БД по составу компонентов идентична сетевой базе данных. Названные выше ограничения поддерживаются иерархическими СУБД.

На рис. 2.5 изображена структура иерархической базы данных о студентах и преподавателях вуза, удовлетворяющая всем ограничениям, указанным в определении.

В графических иллюстрациях структуры приводятся ключи соответствующих отношений.

Если понадобится в рамках данной иерархической структуры указать для групп, выполняющих дипломное проектирование, связь с соответствующей выпускающей кафедрой, то установить веерное отношение Р(Кафедра, Группа) невозможно, так как Груп­па не может быть зависимым отношением дважды (она уже явля­ется зависимой для отношения Факультет). Зафиксировать связь студенческих групп с выпускающей кафедрой можно путем выделения соответствующих групп в отдельное отношение с ключом В - группа, что приводит к появлению избыточной информации.

Ограничение, которое поддерживается в иерархической модели данных, состоит в невозможности нарушения требований, фигурирующих в определении иерархической базы данных. Это ограничение обеспечивается специальной укладкой значений отношений в памяти ЭВМ. Ниже мы рассмотрим одну из простейших реализации укладки иерархической БД.

На рис. 2.6 приводится связь значений отношений из иерар­хической базы данных, структура которой показана на рис. 2.5,а. Каждое значение представляется соответствующей величиной первичного ключа.

Далее эта информация организуется в линейную последовательность значений, как это показано на рис. 2.6,6.

Необходимо отметить, что существуют различные воз­можности прохождения иерархически организованных зна­чений в линейной последовательности. Принцип, применяе­мый для иерархических баз данных, называется концевым прохождением.