Ієрархічна модель даних що собою являє?

В сучасний час побудова розподільних інформаційних систем безпосередньо пов`язано з об`єктно-орієнтованими реляційними СУБД. Останні утвердилися в якості основних засобів для оперативного опрацювання даних в різних інформаційних системах, що мають самі різні масштаби: від персональних систем на РС до великих додатків по обробці транзакцій переважно в банківських системах.

Сьогодні існують різні моделі баз даних, інших програм, які виконують аналогічні функції.

Класифікація СУБД з точки зору архітектури

Відомо, що вони бувають:

1. локальними. Всі частини розміщуються на 1-му комп`ютері.
2. Розподільні. Всі елементи розподілені на декількох комп`ютерах.

Протягом декількох десятиліть послідовно виникали системи, в основі яких були 3 моделі баз даних:

• мережева;
• ієрархічна;
• реляційна.

Основні визначення даної сфери

Для зручності вони зведені в таблицю нижче.

Ієрархічна модель даних: історія створення, приклад

Перші мережеві і ієрархічні СУБД з`явилися в 60-х роках. Причиною цього послужила потреба в управлінні мільйонами записів, які були пов`язані один з одним певному ієрархічним чином, зокрема, за підтримки (інформаційної) місячного проекту під назвою «Аполлон». Приклад ієрархічної моделі даних - система IMS компанії IBM. В сучасний час вона виступає найпоширенішою СУБД серед всіх інших даного типу. Інший приклад ієрархічної моделі даних - TDMS компанії Development Corporation, а також Mark IV Multi компанії Control Data Corporation і ін.

Далі необхідно приділити увагу графічного представлення даної моделі.

Що являє собою ієрархічна модель представлення даних?

Тут відносини організовані таким чином, що формують сукупність дерев. Кожне дерево виступає в якості структури даних, тип сегмента нащадка в якій пов`язаний виключно з 1-м типом сегмента предка.

Якщо розглядати графічно, то ієрархічна модель даних являє собою стрілку, де точка на її кінці - це предок, а точка на її вістря - нащадок. Відомо, що в БД встановлено, що точками є типи записів, стрілками ж - взаємозв`язку «один-ко-многим», «один-до-одного».

Сукупність обмежень даної моделі даних

Сюди можна віднести наступне:

1. Якщо необхідно представити неієрархічні відносини даних, то будуть потрібні додаткові маніпуляції.
2. Немає чіткого розмежування фізичних і логічних характеристик моделі.
3. У випадку з непередбаченими запитами може знадобитися реорганізація бази даних.

Тепер для порівняння варто розглянути всі інші моделі.

мережева модель

Саме мережі виступають єдиним способом представлення взаємозв`язку між об`єктами. Їх широко застосовують в таких науках, як математика, хімія, соціологія, фізика, а також в дослідженнях операцій і в інших сферах.

Мережі найчастіше представляються математичною структурою, що іменується як направляється граф. Він оснащений простою структурою: складається з вузлів або точок, які з`єднані ребрами або стрілками. В рамках контексту моделей даних точки можуть бути представлені у вигляді типів записів даних, вищезгадані ребра - взаємозв`язків «один-ко-многим», «один-до-одного». Графічна структура дозволяє зробити прості уявлення відносин ієрархії.

реляційна модель

Всі колишні підходи до об`єднання записів з різних файлів застосовували фізичні покажчики (адреси на диску). Е. Ф. Кодд виділив значне обмеження числа типів маніпуляцій даних в такого роду базах. Більш того, він довів їх надмірну чутливість по відношенню до змін у фізичному оточенні. У ситуації, коли комп`ютерна система оснащувалася новим накопичувачем, або змінювалися адреси зберігання певних даних, завжди виникала необхідність додаткового перетворення файлів. При додаванні в файлі до формату запису нових полів їх фізичні адреси змінювалися. У зв`язку з цим бази даних не давали можливість для маніпуляції даними в такій мірі, як це допускала логічна структура. Перераховані проблеми були подолані в рамках реляційної моделі, заснованої на логічних взаємозв`язках даних.

Відомі два підходи до її проектування:

1. На стадії концептуального проектування вибудовується не концептуальна МД, а реляційна схема БД, яка складається з визначень спеціальних реляційних таблиць, постійно піддаються нормалізації.
2. Механічна трансформація функціональної моделі, яка була створена раніше, в реляційну (нормализованную). Даний підхід, як правило, застосовується в процесі проектування масштабних, складних схем БД, необхідних для інформаційних систем корпорацій.

Відмінні риси ієрархічної моделі від мережевої

Подібність даних моделей - здійснення реалізації наборів за допомогою покажчиків. Відмінною особливістю ієрархічної моделі даних є, по-перше, те, що багаточленні набори встановлюють взаємозв`язку співпідпорядкованості. Там тип - власник набору - іменується предком, а підлеглий тип - його нащадком. По-друге, ієрархія завжди починається з єдиного кореневого вузла. По-третє, кожен вузол відповідного рівня приєднаний до єдиного вузла попереднього рівня, а також, можливо, і з рядом вузлів наступного. По-четверте, доступ до будь-якого вузла, крім кореневого, можливий лише за допомогою вихідного вузла. По-п`яте, вибірка вузла, який представлений в ієрархії, проводиться за допомогою ланцюга вихідних вузлів, формують шлях, починаючи від кореня і закінчуючи вибираним вузлом. По-шосте, число примірників вузлів на кожному рівні необмежена. По-сьоме, графа дерева не має циклів. І останнє. На найнижчих рівнях можуть бути присутніми залежні вузли. Тоді необхідно встановити горизонтальні допсвязі між вузлами різних рівнів.

Недоліки та гідності ієрархічної моделі

Серед достоїнств варто наголосити на тому, що програми, які реалізують операції цієї моделі, значно простіше, ніж аналоги мережевий. В ході виконань операцій маніпулювання переліком даних в розглянутій моделі рекомендується враховувати те, що вузол нащадка не існуватиме, якщо видалити предка.

Що стосується недоліків, то і ієрархічна, і мережева моделі даних мають ідентичні недоліки, плюс в першій ще є і ті, які пов`язані з обмеженістю зв`язків.

Управління ієрархічними даними

Ієрархічна модель бази даних має 2 засоби управління ними:

• мовні засоби їх опису (ЯОД);
• мовні засоби маніпулювання ними (ЯМД).

Фізична структура ієрархічної БД описує, по-перше, логічну структуру розглянутої моделі, а по-друге, власне структуру зберігання БД. Спосіб доступу при цьому визначає спосіб організації відносин фізичних записів.

Спосіб доступу може бути:

• індексним;
• ієрархічно прямим;
• ієрархічно послідовним:
• ієрархічно індексного-прямим;
• ієрархічно індексного-послідовним.

Крім обов`язкового встановлення імені ієрархічної БД, а також способу доступу до будь-якого з елементів, які концентрує в собі ієрархічна модель даних, опис першої обов`язково повинно включати визначення типів всіх сегментів даних, які увійшли в БД, згідно вибудуваної ієрархії.

Так, при описі типів сегментів рекомендується починати з головного кореня даної моделі. Ієрархічна модель даних має особливість: будь-яка фізична БД може включати лише 1 корінь. Однак в 1-й ієрархічній системі може бути розташовано декілька фізичних БД.

Ієрархічна модель даних серед всіх своїх операторів маніпулювання останніми виділяє операторів просто пошуку даних (пошук зазначеного дерева БД, перехід від 1-го дерева до іншого, пошук примірника сегмента, який задовольняє умові, інше) з можливістю їх модифікації (пошук і утримання з метою подальшої модифікації єдиного примірника сегмента, який задовольняє умові і т. д.) і, відповідно, оператори модифікації даних (приміщення нового примірника сегмента в задану позицію, видалення або оновлення поточного екземпляра відповідного сегмента).

Тут автоматично зберігається єдність посилань між нащадками і предками. Як уже було згадано раніше, існує правило щодо того, що нащадок не може існувати без батька.

висновок

У статті були розглянуті існуючі на сьогоднішній день моделі даних: ієрархічна, мережева, реляційна. Більш детально представлена перша модель.