Основные понятия иерархической модели базы данных

Иерархическая модель базы данных — что это такое в информатике

Преимуществами модели являются:

• простота концепции;
• независимость данных;
• целостность данных;
• безопасность базы;
• облегченный доступ к информации.

Среди несовершенств выделяют:

• недостаток структурной зависимости;
• сложность управления СУБД;
• сложность реализации СУБД;
• ограничение стандартизации.

Работа с иерархическими базами данных требует значительных ресурсов основной и дисковой памяти вычислительной машины. А это заметно понижает скорость считывания параметров, обработки информации.

Основные понятия, принцип построения

Между объектами иерархической базы присутствуют связи. Каждый из них может включать в себя объекты низшего уровня, быть зависимым от стоящего выше.

Структурная часть

Основными элементами, информационными единицами выступают:

• поле — наименьшая из доступных пользователю неделимая единица;
• сегмент, для которого определяют экземпляр и тип.

Экземпляр — это образование из определенных значений полей данных. Тип — поименованная совокупность составляющих сегмент типов полей.

Иерархическая модель основана на графовой форме построения: вершине графа соответствует сегмент или тип сегмента, дугам — связи «предок-потомок». Модель представляет собой связный неориентированный граф объединяющей сегменты древовидной структуры. База данных состоит из строго упорядоченного набора деревьев.

Управляющая часть

Для рассматриваемой модели разработаны языковые средства описания данных и манипулирования ими. База описывается набором операторов, определяющих структуру хранения и логику построения. При этом вариант создания связей между физическими записями определяется способом доступа, который может быть:

• индексным;
• индексно-прямым;
• прямым;
• последовательным;
• индексно-последовательным.

Описание должно содержать имя БД, способ доступа, уточнение типа сегмента в соответствии с иерархией.

Операций манипулирования данными в рассматриваемой модели немного. Это поиск данных, их модификация и поиск с возможностью модификации. Но, несмотря на сравнительно небольшой набор, его вполне достаточно для корректного и эффективного управления.

Характерные особенности, какие операции можно производить

В качестве примера операций по поиску данных можно привести такие задачи, как:

• найти определенное дерево;
• совершить переход от одного дерева к другому;
• найти нужный экземпляр сегмента;
• совершить переход между сегментами в рамках одного дерева;
• совершить такой же переход посредством обхода иерархии.

Типичные операторы модификации:

• добавить новый экземпляр сегмента в определенную позицию;
• удалить текущий экземпляр;
• обновить текущий экземпляр.

Примеры поиска данных с возможностью модификации:

• найти и зафиксировать для изменения единственный экземпляр сегмента;
• найти и зафиксировать для изменения следующий экземпляр.

Особенной характеристикой иерархической базы данных является то, что она оптимизирована на чтение, а не запись. Система быстро производит поиск, выбор и представление информации пользователю, но не позволяет оперативно обновлять и заменять ее.

Применение иерархической структуры данных на практике

Самым простым практическим применением структуры является традиционная файловая система ОС Windows. Зайдя в знакомый всем Проводник, мы попадаем в корень и видим крупные структурные единицы: «Этот компьютер», «Сеть» и другие. Продвигаясь в направлении от корня и выбирая одну из единиц, мы переходим к папкам, затем к файлам и находим нужную информацию.

Широко известными иерархическими базами данных считаются:

• Mark IV MultiAccess Retrieval System;
• InterSystems Caché;
• IMS.

К этой же категории принадлежит System 2000 от американской частной компании SAS Institute.

Если отойти от информатики, то практическое применение можно обнаружить в биологии, географии, анатомии. По принципу нисходящей ветвящейся структуры организована классификация живых организмов, выстроены объекты гидросферы, отображены разветвления нервов и кровеносных сосудов.