Іерархічная база дадзеных - гэта ... Мадэлі, прыклады

Іерархічная база дадзеных - гэта БД, заснаваная на дрэвападобнай структуры. Па прынцыпе пабудовы яна чымсьці падобная з файлавай сістэмай кампутара. У выкарыстання такой мадэлі ёсць свае добрыя якасці і недахопы, якія будуць разгледжаны ў гэтым артыкуле, разам з падрабязнымі прыкладамі.

Віды баз дадзеных

Як вядома, адрозніваюць чатыры віды посторения БД:

• Рэляцыйныя - таблічныя СКБД, дзе інфармацыя прадстаўлена ў выглядзе радкоў-слупкоў. Па гэтым прынцыпе будуюцца базы дадзеных у "Аксесе", да прыкладу.
• Аб'ектна-арыентаваныя - цесна звязаны з ООП (праграмаваннем, у якім ідзе праца з аб'ектамі), і гэта іх галоўны плюс, але, улічваючы іх невялікую прадукцыйнасць, яны пакуль значна саступаюць у распаўсюджанасці рэляцыйных.
• Гібрыдныя - СКБД, якія змяшчаюць у сабе адразу два названых вышэй выгляду.
• Іерархічныя - аб'ект увагі дадзенага артыкула. Гэта БД, характарызуюцца дрэвападобны структурай.

Найбольш вядомым прыкладам іерархічнай базы дадзеных з'яўляецца прадукт, створаны кампаніяй IBM ( "АйБиЭм"), пад назвай Information Management System (перакладаецца як "Інфармацыйная сістэма кіравання"), скарочана IMS. Першая версія IMS выйшла яшчэ ў мінулым, дваццатым стагоддзі, у шэсцьдзесят восьмым годзе. Яна выкарыстоўваецца для захоўвання і кантролю дадзеных і дагэтуль.

Прынцып пабудовы іерархічнай мадэлі

Іерархічная мадэль дадзеных будуецца па наступным прынцыпе:

• для кожнага вузла дрэвападобнай структуры ставіцца ў адпаведнасць нейкі сегмент;
• пад сегментам разумеюцца поля дадзеных з прысвоеным кожнаму полі імем і выбудаваныя ў адзін лінейны картэж;
• яшчэ адно адпаведнасць: адзін ўваходных і некалькі выходных сегментаў для кожнага зыходнага поля;
• для кожнага структурнага элемента існуе адно і толькі адно месца ў сістэме іерархіі;
• дрэвападобная структура пачынаецца з каранёвага элемента;
• у кожнага падначаленага вузла толькі адзін продак, але ў кожнага зыходнага можа быць некалькі нашчадкаў.

Прымяненне іерархічнай структуры дадзеных

Іерархічная база дадзеных - гэта сховішча, якое ўжываецца для тых сістэм, якім першапачаткова ўласцівая дрэвападобная структура. Для іх выбіраць падобнае мадэляванне - лагічна.

Прыклад іерархічнай базы дадзеных з першапачаткова сістэматызаванымі ступенямі - воінскае падраздзяленне, у якім, як вядома, выразна вызначаны рангі. Таксама гэта могуць быць складаныя механізмы, якія складаюцца з усё больш Спрашчаецца да нізе іерархіі часцінак. Для мадэлявання такіх сістэм і прывядзення іх да ўвазе разгляданай БД няма неабходнасці ў декомпозиции. Тым не менш такая сітуацыя складваецца не заўсёды.

Акрамя таго, існуе тэндэнцыя, пры якой накіраваны ўніз па структуры запыт прасцей, чым аналагічны ўверх.

Асноўныя аперацыі над БД, пабудаванымі на іерархічнай мадэлі

Структура іерархічнай базы дадзеных дазваляе паспяхова і практычна беспраблемна (у залежнасці ад навыкаў і ўменняў) здзяйсняць наступныя аперацыі (прадстаўлены самыя асноўныя, спіс заўсёды можна пашырыць дробнымі дапаўненнямі):

• пошук па базе дадзеных таго ці іншага элемента;
• пераход па базе дадзеных - ад дрэва да дрэва;
• пераход па дрэве - ад галіны да галіны;
• адпаведна, пераход па галінах - поэлементно;
• праца з запісамі: устаўка новай і / або выдаленне бягучай, капіяванне, выразанне і т. д.

Абагульненае апісанне структуры

Тэрмін "дрэвападобная" для апісання структуры згадваецца ў гэтым артыкуле ўжо далёка не аднойчы. Пара распавесці, адкуль ён адбыўся. Усё таму што іерархічная база дадзеных - гэта такая БД, якая выкарыстоўвае тып дадзеных "дрэва". Разгледзім падрабязней, што ён з сябе ўяўляе.

Гэта складовай тып: у кожны з элементаў (вузлоў) ўкладваецца некалькі наступных (адзін або больш). А пачынаецца ўсё з аднаго каранёвага элемента. Сутнасць у тым, што кожны з кавалачкаў тыпу "дрэва", з'яўляецца падтыпам, таксама "дрэвам". Шмат-шмат разгалінаваных, і ўсё таксама упарадкаваных структур.

Элементарныя тыпы могуць быць простымі і складовымі, але па-сутнасьці гэта заўсёды запісу. Але ў простым запісу прысутнічае адзін тып дадзеных, а ў складовым - цэлая іх сукупнасць.

Іерархічнай мадэлі уласцівы прынцып нашчадкаў, калі кожны папярэдні сегмент з'яўляецца продкам для наступнага. Акрамя таго, нашчадак ў адносінах да вышэйстаячага тыпу з'яўляецца тыпам падначаленым, у той час як раўназначныя адзін іншаму запісу лічацца блізнятамі.

напаўненне БД

Асноўнымі дадзенымі іерархічнай БД з'яўляюцца значэння (лікі або сімвалы), якія захоўваюцца ў запісах. Абыходзяць такую базу дадзеных звычайна знізу ўверх і злева направа.

годнасці

Іерархічная база дадзеных - гэта якая мае каранёвую тэчку БД, паступова разгаліноўваюцца дадолу. Улічваючы, што падобная структура вельмі падобная з файлавай сістэмай, такія базы паспяхова прымяняюцца для выканання розных аперацый над дадзенымі ЭВМ. Вынік: рацыянальнае размеркаванне яе памяці, а таксама вельмі годныя паказчыкі часу, выдаткаванага на працу.

Іерархічная мадэль ідэальная для ўжывання яе для ўпарадкаванай інфармацыі.

недахопы

Аднак тыя ж асаблівасці разгляданых СКБД, якія сталі іх асноўнымі вартасцямі, вызначаюць таксама і іх недахопы. Да прыкладу, грувасткасць і складанасць лагічных сувязяў - дасведчанаму адмыслоўцу пры працы з раней невядомай базай будзе цяжка разабрацца, а просты карыстальнік і зусім у ёй "заблудзіцца". Гэтая складанасць разумення прыводзіць да таго, што на самой справе не так шмат СКБД пабудаваныя на іерархічнай мадэлі. Прыкладам іерархічнай базы дадзеных з'яўляецца, акрамя ўжо апісанага прадукту кампаніі "АйБиЭм", "Ака" і МИРИС (вытворчасць Расіі), а таксама Data Edge і Team-UP (ад замежных карпарацый).

прыклады

Іерархічная база дадзеных - гэта разнастайнасць розных узроўняў, на якіх будуюцца ўзаемасувязі. Схематычна яна выглядае як перавернуты граф. Прыклад іерархічнай базы дадзеных - любое дзяржаўнае адміністрацыйнае ўстанова. Узяць, дапусцім, школу.

На самай верхняй узроўні будзе размяшчацца "лідэр" адміністрацыі - дырэктар. У яго падначаленні завучы, у завуч - выкладчыкі, які кіруюць паралелямі класаў. У кожнай паралелі энная іх колькасць, а ў кожным класе ёсць некаторы колькасць вучняў.

Па такім жа прынцыпе можна распісаць і кіраванне якой-небудзь карпарацыяй. Кіраўнік кампаніі або нават савет дырэктараў на самым версе. Далей - усё большая колькасць падраздзяленняў, у кожным з якіх дзейнічае свая структура. Ёсць і агульныя рысы: начальнік у кожным аддзеле, яго памочнік, ягоны сакратар, уласна, офісныя супрацоўнікі і гэтак далей.

Прымяненне ў ЭВМ

Могуць быць і больш сур'ёзныя вобласці прымянення. Яскравы прыклад іерархічнай базы дадзеных- гэта файлавая сістэма. Усім звыклы "Правадыр" будуецца ў самым ядры аперацыйнай сістэмы "Виндоус" менавіта па такой схеме, гэтак жа, як і многія іншыя файлавыя менеджэры.

Сеткавыя базы дадзеных

існуюць:

• рэляцыйныя;
• іерархічныя;
• сеткавыя базы дадзеных.

Чаму мы зноў успомнілі пра класіфікацыі? Паколькі, у адрозненне ад рэляцыйнай, сеткавая БД мае з іерархічнай падобныя рысы.

Час успомніць віды сувязяў у базах дадзеных. Ёсць сувязі "адзін-да-аднаму", "адзін-да-шматлікім" і "многія-да-шматлікім". Нас цікавіць апошняя. У сеткавай БД яна выяўляецца наступным чынам: у аднаго вузла-спадчынніка можа быць адразу некалькі продкаў. Ўласцівасць мець некалькі нашчадкаў таксама захоўваецца. Можна сказаць, што іерархічныя базы дадзеных, сеткавыя базы дадзеных самі па сабе ўжо прыклад такога атрымання ў спадчыну. Продкам у дадзеным выпадку з'яўляецца менавіта іерархічная БД, так як прынцып пабудовы структуры ў сеткавых БД застаецца ранейшым.

Іерархія і рэляцыйнай

Назва "рэляцыйная" адбылося ад ангельскага слова "стаўленне". Як ужо згадвалася ў пачатку артыкула, яны часта выяўляюцца таблічнай. Але ў папярэднім пункце мы паказалі, што іерархічная БД таксама можа арганізоўваць сувязі, ці значыць гэта, што і паміж гэтымі двума тыпамі ёсць нейкая якая аб'ядноўвае іх тонкая нітачка?

Так. Акрамя таго, што і першы і другі від ўсё яшчэ ставяцца да баз дадзеных, акрамя гэтага прыкметы ёсць яшчэ адно агульнае ўласцівасць. Напрыклад, іерархічную БД (і сеткавую заадно з ёй) можна выказаць у табліцы. Сутнасць тут не ў тым, у якім выглядзе прадставіць інфармацыю канчатковаму карыстачу (гэта ўжо пытанне юзабіліці інтэрфейсу), але па якім прынцыпе была структураваная інфармацыя. Так, дакладнае дзяленне на аддзелы са сваімі начальнікамі, падраздзяленнямі і іншым па-ранейшаму будзе выяўляцца ў іерархіі, але для зручнасці занесена ў табліцу.