Главная | Обратная связь

Ієрархічна модель даних

Ієрархічна модель даних є сукупністю об’єктів, пов'язаних між собою в одне ціле. Об'єкти, пов'язані ієрархічними зв’язками, утворюють дерево - «орієнтований граф», у якого є одна вершина, не підлегла жодній іншій вершині (цю вершину називають коренем дерева); будь-яка інша вершина графа підлегла лише одній іншій вершині.

Основними поняттями ієрархічної структури є: рівень, елемент (вузол), зв'язок. Вузол — це сукупність атрибутів даних, що описують деякий об'єкт. На схемі ієрархічного дерева вузли подаються вершинами графа. Кожний вузол на більше низькому рівні зв'язаний тільки з одним вузлом, що перебуває на більш високому рівні. Ієрархічне дерево має тільки одну вершину (корінь дерева), не підлеглу ніякій іншій вершині, що знаходиться на найвищому рівні. Залежні (підлеглі) вузли перебувають на другому, третьому й т.д. рівнях. При цьому можливо, що вузол не має підлеглих вузлів, має один підлеглий вузол або декілька. Кількість дерев у базі даних визначається числом кореневих записів. До кожного запису бази даних існує тільки один (ієрархічний) шлях від кореневого запису.

Більшість зв'язків цієї моделі належать до виду «один до багатьох» і зображуються у вигляді стрілок. Це відношення означає, що кожен елемент даних має прямий зв'язок з деяким числом підлеглих елементів, і, звичайно кожен такий підлеглий елемент, у свою чергу, може мати зв'язок зі своїми підлеглими елементами.

Рис. 1. Приклад ієрархічної структури даних

В ієрархічній моделі зв'язок даних "один до одного" (1:1) означає, що кожному значенню (екземпляру) елемента даних А відповідає одне і тільки одне значення, пов'язаного з ним елемента В. Наприклад, поміж такими елементами пар даних, як код лікарського препарату і його найменуванням є вищезазначений зв'язок, так як тільки кожному коду лікарського препарату відповідає одне його найменування.

Перевага ієрархічної бази даних полягає в тому, що її навігаційна природа забезпечує швидкий доступ при проходженні вздовж заздалегідь визначених зв'язків. Однак негнучкість моделі даних і, зокрема, неможливість наявності в об'єкта декількох «батьків», а також відсутність прямого доступу до даних роблять її непридатною в умовах частого виконання запитів, не запланованих заздалегідь. Ще одним недоліком ієрархічної моделі даних є те, що інформаційний пошук з нижніх рівнів ієрархії не можна спрямувати по вище розміщених вузлах.

Прикладом ієрархічної бази даних є файлова система організації даних на носіях даних, яка складається з кореневої директорії, що утворює ієрархію піддиректорій і файлів.

Мережева модель даних.

У мережевій структурі при тих самих основних поняттях (рівень, вузол, зв'язок) поняття головних і підлеглих об'єктів дещо розширені. У цьому випадку кожний елемент може бути пов'язаний з будь-яким іншим елементом. Будь який об'єкт може бути і головним, і підлеглим (у мережній моделі головний об'єкт позначається терміном «власник набору», а підлеглий — терміном «член набору»). Той самий об'єкт може одночасно виконувати і роль власника, і роль члена набору. Це означає, що кожний об'єкт може брати участь у будь-якій кількості взаємозв'язків. Подібно до ієрархічної, мережну модель також можна подати у вигляді орієнтованого графа. Але в цьому випадку граф може містити цикли, тобто вершина може мати кілька батьківських вершин, що дає можливість організувати відношення "багато - до багатьох". Така структура набагато гнучкіша і виразніша від попередньої і придатна для моделювання більш ширшого класу завдань. Також на відміну від ієрархічних структур вони зменшують надмірність даних. У цій моделі вершини є сутностями, а ребра, що їх з'єднують, — відношеннями між ними.

Ієрархічні і мережні бази даних часто називають базами даних з навігацією. Ця назва відбиває технологію доступу до даних, використовувану при написанні програм обробки мовою маніпулювання даними. При цьому доступ до даних по шляхах, не передбачених при створенні бази даних, може потребувати нерозумно тривалого часу. Підвищуючи ефективність доступу до даних і скорочуючи таким чином час відповіді на запит, принцип навігації разом з цим підвищує і ступінь залежності програм і даних. Програми обробки даних виявляються жорстко прив'язаними до поточного стану структури бази даних і повинні бути переписані при її змінах. Операції модифікації і видалення даних вимагають переустановлення покажчиків, а маніпулювання даними залишається записоорієнтованим.

Рис. 2. Приклад мережевої структури даних

Крім того, принцип навігації не дозволяє істотно підвищувати рівень мови маніпулювання даними, щоб зробити його доступним користувачу-непрограмісту чи навіть програмісту-непрофесіоналу. Для пошуку запису-мети в ієрархічній або мережній структурі програміст повинен спочатку визначити шлях доступу, а потім — крок за кроком переглянути всі записи, що трапляються на цьому шляху. Наскільки складними є схеми представлення ієрархічних і мережних баз даних, настільки і трудомістким є проектування конкретних прикладних систем на їхній основі. Як показує досвід, тривалі терміни розроблення прикладних систем нерідко призводять до того, що вони постійно перебувають на стадії розроблення і доопрацювання. Складність практичної реалізації баз даних на основі ієрархічної і мережної моделей визначила створення реляційної моделі даних.