Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Ієрархічна модель даних — це модель даних, де використовується представлення бази даних у вигляді деревоподібної (ієрархічної) структури, що складається з об'єктів (даних) різних рівнів.
Між об'єктами існують зв'язки, кожен об'єкт може включати в себе кілька об'єктів більш низького рівня. Такі об'єкти перебувають у відношенні предка (об'єкт більш близький до кореня) до нащадку (об'єкт більш низького рівня), при цьому можлива ситуація, коли об'єкт-предок не має нащадків або має їх декілька, тоді як в об'єкта-нащадка обов'язково тільки один предок. Об'єкти, що мають спільного предка, називаються близнюками (в програмуванні стосовно до структури даних дерево усталена назва брати).
До основних понять ієрархічної структури відносяться: рівень, елемент (вузол), зв'язок. Вузол — це сукупність атрибутів даних, що описують деякий об'єкт. На схемі ієрархічного дерева вузли представляються вершинами графа. Кожен вузол на більш низькому рівні пов'язаний лише з одним вузлом, що знаходиться на більш високому рівні.
Ієрархічне дерево має тільки одну вершину, не підпорядковану ніякий інший вершині і знаходиться на найвищому (першому) рівні. Залежні вузли знаходяться на другому, третьому і т. д. рівнях. Кількість дерев у базі даних визначається числом кореневих записів. До кожного запису бази даних існує тільки один (ієрархічний) шлях від кореневого запису.
Бази даних з ієрархічною моделлю одні з найстаріших і стали першими системами управління базами даних для мейнфреймів. Розроблялися в 1950-х і 1960-х, наприклад, Information Management System (IMS) фірми IBM.
Приклади
Наприклад, якщо ієрархічна база даних містила інформацію про клієнтів та їх замовленнях, то буде існувати об'єкт «покупець» (батько) і об'єкт «замовлення» (дочірній). Об'єкт «покупець» буде мати вказівники від кожного замовника до фізичного розташування замовлень покупця в об'єкт «замовлення».
Так, наприклад, якщо виникне необхідність вказівки варіанта, коли договір складають кілька виконавців і один виконавець формує кілька договорів, тобто між договором і виконавцем використовується зв'язок N: M (багато — до — багатьох), то в ієрархічній моделі необхідно буде повторювати відомості про договори в якості дочірнього елемента до виконавця, що істотно ускладнює саму модель і не дає можливості коректно обробляти подану інформацію.
У цій моделі запит, направлений вниз по ієрархії, простий (наприклад, замовлення, які належать цьому покупцю); проте запит, спрямований вгору по ієрархії, більш складний (наприклад, який покупець розмістив замовлення). Також, важко уявити не-ієрархічні дані при використанні цієї моделі.
Ієрархічною базою даних є файлова система, що складається з кореневого каталогу, в якому є ієрархія підкаталогів і файлів.
Структурна частина ієрархічної моделі
Основними інформаційними одиницями в ієрархічній моделі даних є сегмент і поле. Поле даних визначається як найменша неподільна одиниця даних, доступна користувачеві. Для сегмента визначаються тип сегмента і екземпляр сегмента. Екземпляр сегмента утворюється з конкретних значень полів даних. Тип сегмента — це пойменована сукупність вхідних у нього типів полів даних.
Організація даних в ієрархічної моделі передбачає обов'язкове поєднання батьківського і дочірнього об'єктів даних. Ці об'єкти даних характеризуються такими структурними елементами:
- атрибут — подається найменшою одиницею елемента даних, що позначає функціональну сутність описуваного властивості об'єкта;
- запис — подається групою атрибутів, що позначає конкретний екземпляр описуваного об'єкта;
- групове відношення — подається зв'язком між записами різних типів, яка відображає взаємодію батьківської і дочірньої записів;
- ключовий елемент — подається атрибутом, який може містити тільки унікальні значення для кожного запису.
Як і мережева, ієрархічна модель даних базується на графовій формі побудови даних, і на концептуальному рівні вона є просто частковим випадком мережевої моделі даних. В ієрархічній моделі даних вершині графу відповідає тип сегмента або просто сегмент, а дугам — типи зв'язків предок — нащадок. В ієрархічних структурах сегмент — нащадок повинен мати в точності одного предка.
Ієрархічна модель — це зв'язний неорієнтований граф деревоподібної структури, що об'єднує сегменти. Ієрархічна БД складається з упорядкованого набору дерев.
Приклади типових операторів пошуку даних
- знайти вказане дерево БД;
- перейти від одного дерева до іншого;
- знайти екземпляр сегмента, що задовольняє умовам пошуку;
- перейти від одного сегмента до іншого всередині дерева;
- перейти від одного сегмента до іншого в порядку обходу ієрархії.
Приклади типових операторів пошуку даних з можливістю модифікації:
- знайти і утримати для подальшої модифікації єдиний екземпляр сегмента, що задовольняє умовам пошуку;
- знайти і утримати для подальшої модифікації наступний екземпляр сегмента з тими ж умовами пошуку;
- знайти і утримати для подальшої модифікації наступний екземпляр для того ж батька.
Приклади типових операторів модифікації ієрархічно організованих даних, які виконуються після виконання одного з операторів другої групи (пошуку даних з можливістю модифікації):
- вставити новий екземпляр сегмента у вказану позицію;
- оновити поточний екземпляр сегмента;
- видалити поточний екземпляр сегмента.
В ієрархічній моделі автоматично підтримується цілісність посилань між предками і нащадками. Основне правило: ніякий нащадок не може існувати без свого батька.
Недоліки
До основних недоліків ієрархічних моделей слід віднести:
- неефективність реалізації відносин типу N: N
- повільний доступ до сегментів даних нижніх рівнів ієрархії
- чітка орієнтація на певні типи запитів
У зв'язку з цими недоліками раніше створені ієрархічні СКБД піддаються істотним модифікаціям, що дозволяє підтримувати більш складні типи структур і, в першу чергу, мережеві та їх модифікації.
Керувальна частина ієрархічної моделі
В рамках ієрархічної моделі виділяють мовні засоби опису даних (МЗОД) та засоби маніпулювання даними (ЗМД). Кожна фізична база описується набором операторів, що обумовлюють як її логічну структуру, так і структуру зберігання БД. При цьому спосіб доступу встановлює спосіб організації взаємозв'язку фізичних записів.
Визначено такі способи доступу:
- ієрархічно послідовний;
- ієрархічно індексно-послідовний;
- ієрархічно прямий;
- ієрархічно індексно-прямий;
- індексний.
Крім завдання імені БД та способу доступу описи повинні містити визначення типів сегментів, що складають БД, у відповідності з ієрархією, починаючи з кореневого сегмента. Кожна фізична БД містить тільки один кореневий сегмент, але в системі може бути кілька фізичних БД.
Серед операторів маніпулювання даними можна виділити оператори пошуку даних, оператори пошуку даних з можливістю модифікації, оператори модифікації даних. Набір операцій маніпулювання даними в ієрархічній БД невеликий, але цілком достатній.
Відомі ієрархічні СКБД
Прикладами баз даних з ієрархічною моделлю є:
- Типовим представником (найбільш відомим і поширеним) є Information Management System (IMS) фірми IBM (1966—1968 р.);
- Time-Shared Data Management System (TDMS) компанії System Development Corporation;
- Mark IV MultiAccess Retrieval System компанії Control Data Corporation;
- System 2000 розробки SAS Institute;
- InterSystems Caché.
Перетворення концептуальної моделі в ієрархічну модель даних
Перетворення концептуальної моделі в ієрархічну структуру даних багато в чому схоже з перетворенням її в мережеву модель, але й має деякі відмінності у зв'язку з тим, що ієрархічна модель вимагає організації всіх даних у вигляді дерева.
Перетворення зв'язку типу «один до багатьох» між предком і нащадком здійснюється практично автоматично в тому випадку, якщо нащадок має одного предка, і відбувається це наступним чином. Кожен об'єкт з його атрибутами, що бере участь в такому зв'язку, стає логічним сегментом. Між двома логічними сегментами встановлюється зв'язок типу «один до багатьох». Сегмент з боку «багато» стає нащадком, а сегмент з боку «один» стає предком.
Ситуація значно ускладнюється, якщо нащадок в зв'язку має не одного, а двох і більше предків. Так як подібне положення є неможливим для ієрархічної моделі, то відображена структура даних потребує перетворення, які зводяться до заміни одного дерева, наприклад, двома (якщо є два предка). В результаті такого перетворення в базі даних з'являється надмірність, так як єдино можливий вихід з цієї ситуації — дублювання даних.
Примітки
- Database Management System Concepts. FK Publications. с. 32–. ISBN .
{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки з параметром url-status, але без параметра archive-url () - Introduction to Database Management System. Laxmi Publications. с. 77–. ISBN .
- Setrag Khoshafian (1993). Object-oriented databases. John Wiley. ISBN .
- Prakash M. Nadkarni (27 травня 2011). Metadata-driven Software Systems in Biomedicine: Designing Systems that can adapt to Changing Knowledge. Springer Science & Business Media. с. 72–. ISBN .
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Iyerarhichna model danih ce model danih de vikoristovuyetsya predstavlennya bazi danih u viglyadi derevopodibnoyi iyerarhichnoyi strukturi sho skladayetsya z ob yektiv danih riznih rivniv Mizh ob yektami isnuyut zv yazki kozhen ob yekt mozhe vklyuchati v sebe kilka ob yektiv bilsh nizkogo rivnya Taki ob yekti perebuvayut u vidnoshenni predka ob yekt bilsh blizkij do korenya do nashadku ob yekt bilsh nizkogo rivnya pri comu mozhliva situaciya koli ob yekt predok ne maye nashadkiv abo maye yih dekilka todi yak v ob yekta nashadka obov yazkovo tilki odin predok Ob yekti sho mayut spilnogo predka nazivayutsya bliznyukami v programuvanni stosovno do strukturi danih derevo ustalena nazva brati Do osnovnih ponyat iyerarhichnoyi strukturi vidnosyatsya riven element vuzol zv yazok Vuzol ce sukupnist atributiv danih sho opisuyut deyakij ob yekt Na shemi iyerarhichnogo dereva vuzli predstavlyayutsya vershinami grafa Kozhen vuzol na bilsh nizkomu rivni pov yazanij lishe z odnim vuzlom sho znahoditsya na bilsh visokomu rivni Iyerarhichne derevo maye tilki odnu vershinu ne pidporyadkovanu niyakij inshij vershini i znahoditsya na najvishomu pershomu rivni Zalezhni vuzli znahodyatsya na drugomu tretomu i t d rivnyah Kilkist derev u bazi danih viznachayetsya chislom korenevih zapisiv Do kozhnogo zapisu bazi danih isnuye tilki odin iyerarhichnij shlyah vid korenevogo zapisu Bazi danih z iyerarhichnoyu modellyu odni z najstarishih i stali pershimi sistemami upravlinnya bazami danih dlya mejnfrejmiv Rozroblyalisya v 1950 h i 1960 h napriklad Information Management System IMS firmi IBM PrikladiNapriklad yaksho iyerarhichna baza danih mistila informaciyu pro kliyentiv ta yih zamovlennyah to bude isnuvati ob yekt pokupec batko i ob yekt zamovlennya dochirnij Ob yekt pokupec bude mati vkazivniki vid kozhnogo zamovnika do fizichnogo roztashuvannya zamovlen pokupcya v ob yekt zamovlennya Tak napriklad yaksho vinikne neobhidnist vkazivki varianta koli dogovir skladayut kilka vikonavciv i odin vikonavec formuye kilka dogovoriv tobto mizh dogovorom i vikonavcem vikoristovuyetsya zv yazok N M bagato do bagatoh to v iyerarhichnij modeli neobhidno bude povtoryuvati vidomosti pro dogovori v yakosti dochirnogo elementa do vikonavcya sho istotno uskladnyuye samu model i ne daye mozhlivosti korektno obroblyati podanu informaciyu U cij modeli zapit napravlenij vniz po iyerarhiyi prostij napriklad zamovlennya yaki nalezhat comu pokupcyu prote zapit spryamovanij vgoru po iyerarhiyi bilsh skladnij napriklad yakij pokupec rozmistiv zamovlennya Takozh vazhko uyaviti ne iyerarhichni dani pri vikoristanni ciyeyi modeli Iyerarhichnoyu bazoyu danih ye fajlova sistema sho skladayetsya z korenevogo katalogu v yakomu ye iyerarhiya pidkatalogiv i fajliv Strukturna chastina iyerarhichnoyi modeliOsnovnimi informacijnimi odinicyami v iyerarhichnij modeli danih ye segment i pole Pole danih viznachayetsya yak najmensha nepodilna odinicya danih dostupna koristuvachevi Dlya segmenta viznachayutsya tip segmenta i ekzemplyar segmenta Ekzemplyar segmenta utvoryuyetsya z konkretnih znachen poliv danih Tip segmenta ce pojmenovana sukupnist vhidnih u nogo tipiv poliv danih Organizaciya danih v iyerarhichnoyi modeli peredbachaye obov yazkove poyednannya batkivskogo i dochirnogo ob yektiv danih Ci ob yekti danih harakterizuyutsya takimi strukturnimi elementami atribut podayetsya najmenshoyu odiniceyu elementa danih sho poznachaye funkcionalnu sutnist opisuvanogo vlastivosti ob yekta zapis podayetsya grupoyu atributiv sho poznachaye konkretnij ekzemplyar opisuvanogo ob yekta grupove vidnoshennya podayetsya zv yazkom mizh zapisami riznih tipiv yaka vidobrazhaye vzayemodiyu batkivskoyi i dochirnoyi zapisiv klyuchovij element podayetsya atributom yakij mozhe mistiti tilki unikalni znachennya dlya kozhnogo zapisu Yak i merezheva iyerarhichna model danih bazuyetsya na grafovij formi pobudovi danih i na konceptualnomu rivni vona ye prosto chastkovim vipadkom merezhevoyi modeli danih V iyerarhichnij modeli danih vershini grafu vidpovidaye tip segmenta abo prosto segment a dugam tipi zv yazkiv predok nashadok V iyerarhichnih strukturah segment nashadok povinen mati v tochnosti odnogo predka Iyerarhichna model ce zv yaznij neoriyentovanij graf derevopodibnoyi strukturi sho ob yednuye segmenti Iyerarhichna BD skladayetsya z uporyadkovanogo naboru derev Prikladi tipovih operatoriv poshuku danihznajti vkazane derevo BD perejti vid odnogo dereva do inshogo znajti ekzemplyar segmenta sho zadovolnyaye umovam poshuku perejti vid odnogo segmenta do inshogo vseredini dereva perejti vid odnogo segmenta do inshogo v poryadku obhodu iyerarhiyi Prikladi tipovih operatoriv poshuku danih z mozhlivistyu modifikaciyi znajti i utrimati dlya podalshoyi modifikaciyi yedinij ekzemplyar segmenta sho zadovolnyaye umovam poshuku znajti i utrimati dlya podalshoyi modifikaciyi nastupnij ekzemplyar segmenta z timi zh umovami poshuku znajti i utrimati dlya podalshoyi modifikaciyi nastupnij ekzemplyar dlya togo zh batka Prikladi tipovih operatoriv modifikaciyi iyerarhichno organizovanih danih yaki vikonuyutsya pislya vikonannya odnogo z operatoriv drugoyi grupi poshuku danih z mozhlivistyu modifikaciyi vstaviti novij ekzemplyar segmenta u vkazanu poziciyu onoviti potochnij ekzemplyar segmenta vidaliti potochnij ekzemplyar segmenta V iyerarhichnij modeli avtomatichno pidtrimuyetsya cilisnist posilan mizh predkami i nashadkami Osnovne pravilo niyakij nashadok ne mozhe isnuvati bez svogo batka NedolikiDo osnovnih nedolikiv iyerarhichnih modelej slid vidnesti neefektivnist realizaciyi vidnosin tipu N N povilnij dostup do segmentiv danih nizhnih rivniv iyerarhiyi chitka oriyentaciya na pevni tipi zapitiv U zv yazku z cimi nedolikami ranishe stvoreni iyerarhichni SKBD piddayutsya istotnim modifikaciyam sho dozvolyaye pidtrimuvati bilsh skladni tipi struktur i v pershu chergu merezhevi ta yih modifikaciyi Keruvalna chastina iyerarhichnoyi modeliV ramkah iyerarhichnoyi modeli vidilyayut movni zasobi opisu danih MZOD ta zasobi manipulyuvannya danimi ZMD Kozhna fizichna baza opisuyetsya naborom operatoriv sho obumovlyuyut yak yiyi logichnu strukturu tak i strukturu zberigannya BD Pri comu sposib dostupu vstanovlyuye sposib organizaciyi vzayemozv yazku fizichnih zapisiv Viznacheno taki sposobi dostupu iyerarhichno poslidovnij iyerarhichno indeksno poslidovnij iyerarhichno pryamij iyerarhichno indeksno pryamij indeksnij Krim zavdannya imeni BD ta sposobu dostupu opisi povinni mistiti viznachennya tipiv segmentiv sho skladayut BD u vidpovidnosti z iyerarhiyeyu pochinayuchi z korenevogo segmenta Kozhna fizichna BD mistit tilki odin korenevij segment ale v sistemi mozhe buti kilka fizichnih BD Sered operatoriv manipulyuvannya danimi mozhna vidiliti operatori poshuku danih operatori poshuku danih z mozhlivistyu modifikaciyi operatori modifikaciyi danih Nabir operacij manipulyuvannya danimi v iyerarhichnij BD nevelikij ale cilkom dostatnij Vidomi iyerarhichni SKBDPrikladami baz danih z iyerarhichnoyu modellyu ye Tipovim predstavnikom najbilsh vidomim i poshirenim ye Information Management System IMS firmi IBM 1966 1968 r Time Shared Data Management System TDMS kompaniyi System Development Corporation Mark IV MultiAccess Retrieval System kompaniyi Control Data Corporation System 2000 rozrobki SAS Institute InterSystems Cache Peretvorennya konceptualnoyi modeli v iyerarhichnu model danihPeretvorennya konceptualnoyi modeli v iyerarhichnu strukturu danih bagato v chomu shozhe z peretvorennyam yiyi v merezhevu model ale j maye deyaki vidminnosti u zv yazku z tim sho iyerarhichna model vimagaye organizaciyi vsih danih u viglyadi dereva Peretvorennya zv yazku tipu odin do bagatoh mizh predkom i nashadkom zdijsnyuyetsya praktichno avtomatichno v tomu vipadku yaksho nashadok maye odnogo predka i vidbuvayetsya ce nastupnim chinom Kozhen ob yekt z jogo atributami sho bere uchast v takomu zv yazku staye logichnim segmentom Mizh dvoma logichnimi segmentami vstanovlyuyetsya zv yazok tipu odin do bagatoh Segment z boku bagato staye nashadkom a segment z boku odin staye predkom Situaciya znachno uskladnyuyetsya yaksho nashadok v zv yazku maye ne odnogo a dvoh i bilshe predkiv Tak yak podibne polozhennya ye nemozhlivim dlya iyerarhichnoyi modeli to vidobrazhena struktura danih potrebuye peretvorennya yaki zvodyatsya do zamini odnogo dereva napriklad dvoma yaksho ye dva predka V rezultati takogo peretvorennya v bazi danih z yavlyayetsya nadmirnist tak yak yedino mozhlivij vihid z ciyeyi situaciyi dublyuvannya danih PrimitkiDatabase Management System Concepts FK Publications s 32 ISBN 978 93 80006 33 8 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite book title Shablon Cite book cite book a Obslugovuvannya CS1 Storinki z parametrom url status ale bez parametra archive url posilannya Introduction to Database Management System Laxmi Publications s 77 ISBN 978 93 81159 31 6 Setrag Khoshafian 1993 Object oriented databases John Wiley ISBN 978 0 471 57058 5 Prakash M Nadkarni 27 travnya 2011 Metadata driven Software Systems in Biomedicine Designing Systems that can adapt to Changing Knowledge Springer Science amp Business Media s 72 ISBN 978 0 85729 510 1