Иерархическая модель данных. Структуры данных

Библиографический список

[Электронный ресурс]//URL: https://liarte.ru/referat/ierarhicheskaya-model-dannyih/

Развитие средств вычислительной техники обеспечило для сотворения и широкого использования систем обработки данных разнообразного назначения. Разрабатываются информационные системы для обслуживания разных систем деятельности, всевозможные тренажеры и обучающие системы. Одной из принципиальных предпосылок сотворения таковых систем стала возможность оснащения их «памятью» для скопления, хранения и систематизация огромных размеров данных. Другой значимой предпосылкой необходимо признать разработку подходов, а также создание программных и технических средств конструирования систем, предназначенных для коллективного использования. В данной связи потребовалось создать особые способы и механизмы управления такового рода вместе используемыми ресурсами данных, которые стали называться базами данных. Исследования и разработки, связанные с проектированием, созданием и эксплуатации баз данных, а также нужных для этих целей языковых и программных инструментальных средств, привели к появлению самостоятельной ветки информатики, получившей заглавие системы управления данными.

В настоящее время разработаны и употребляются на персональных компьютерах около двадцати систем управления базами данных.

Начиная с 60-х годов для работы с данными, стали употреблять особенные программные комплексы, называемые системами управления базами данных (СУБД).

Системы управления базами данных отвечают за:

  • поиск данных;
  • поддержание баз данных в актуальном состоянии;
  • защиту данных от некорректных обновлений и несанкционированного доступа;

— В зависимости от способа организации (модели) данных в базах данных (БД) их разделяют на а) иерархические, б) сетевые модели, в) реляционные модели и г) объектно-ориентированные модели СУБД. Однако в большинстве учебных материалов обычно различают три класса СУБД, обеспечивающих работу:

1) иерархических,

2) сетевых и 3) реляционных моделей.

«Иерархические структуры» наиболее подробно описывают положительные и отрицательные черты иерархической модели. Воспринимая окружающий мир, наше сознание в процессе мышления манипулирует иерархическими понятиями. При работе с иерархиями используется «семейная» терминология (родители, внуки, предки, потомки), поскольку семья является самым распространённым примером объектов (в данном случае — людей), объединенных иерархическими отношениями. («родитель» может иметь множество «детей», но не наоборот), организована в виде иерархического дерева.

7 стр., 3396 слов

Серверы и системы управления базами данных

... серверных комнатах. Управление серверами осуществляют системные администраторы. 2. Базы данных 2.1 Понятие базы данных (БД) Основы современной информационной технологии составляют базы данных (БД) и системы управления базами данных (СУБД), роль ... bject M odel — модель составных объектов) и др. — Позволяет одним программам выполнять операции над объектами данных используя процедуры других программ. ...

В то же время, место объекта в иерархическом дереве — не более чем условное обозначение связи с другими объектами. Иерархическая структура всего лишь помогает сохранить, упорядочить и найти объект.

Иерархическая структура представляет совокупность элементов, связанных между собой по определенным правилам. Объекты, связанные иерархическими отношениями, образуют ориентированный граф (перевернутое дерево), вид которого представлен ниже на рис. К основным понятиям иерархической структуры относятся: уровень, элемент (узел), связь. Узел — это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. На схеме иерархического дерева узлы представляются вершинами графа. Каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом, находящимся на более высоком уровне. Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень дерева), не подчиненную никакой другой вершине и находящуюся на самом верхнем (первом) уровне. Зависимые (подчинённые) узлы находятся на втором, третьем и т.д. уровнях. Количество деревьев в базе данных определяется числом корневых записей.

Иерархическая модель данных. Структуры данных 1

К каждой записи базы данных существует только один (иерархический) путь от корневой записи. Например, как видно из рис.2, для записей С4 путь проходит через записи А и В3.

Основными информационными единицами в иерархической модели данных являются сегмент и поле.

Поле данных определяется как наименьшая неделимая единица данных, доступная пользователю.

Для сегмента определяются тип сегмента и экземпляр сегмента. Экземпляр сегмента образуется из конкретных значений полей данных. Тип сегмента — это поименованная совокупность входящих в него типов полей данных. Иерархическая модель данных базируется на графовой форме построения данных, и на концептуальном уровне она является просто частным случаем сетевой модели данных. В иерархической модели данных вершине графа соответствует тип сегмента или просто сегмент, а дугим — типы связей предок — потомок. В иерархических структуpax сегмент — потомок должен иметь в точности одного предка.

Иерархическая модель представляет собой связный неориентированный гpaф древовидной структуры, объединяющий сегменты. Иерархическая база данных состоит из упорядоченного набора деревьев.

Организация данных в СУБД иерархического типа определяется в терминах: элемент, агрегат, запись (группа), групповое отношение, база данных.

Атрибут (элемент данных) — наименьшая единица структуры данных. Обычно каждому элементу при описании базы данных присваивается уникальное имя. По этому имени к нему обращаются при обработке. Элемент данных также часто называют полем.

25 стр., 12071 слов

Реляционные базы данных-правила формирования отношений

... баз данных, а также средств вычислительной техники создавались СУБД, поддерживающие различные даталогические модели. Сначала стали использовать иерархические даталогические модели. Простота организации, наличие заранее заданных связей ... этом одни и те же данные могут иметь в разных приложениях совершенно разную организацию (разную последовательность размещения в записи, разные форматы одних и тех ...

Запись — именованная совокупность атрибутов. Использование записей позволяет за одно обращение к базе получить некоторую логически связанную совокупность данных. Именно записи изменяются, добавляются и удаляются. Тип записи определяется составом ее атрибутов. Экземпляр записи — конкретная запись с конкретным значением элементов

Групповое отношение — иерархическое отношение между записями двух типов. Родительская запись (владелец группового отношения) называется исходной записью, а дочерние записи (члены группового отношения) — подчиненными. Иерархическая база данных может хранить только такие древовидные структуры.

Корневая запись каждого дерева обязательно должна содержать ключ с уникальным значением. Ключи некорневых записей должны иметь уникальное значение только в рамках группового отношения. Каждая запись идентифицируется полным сцепленным ключом, под которым понимается совокупность ключей всех записей от корневой по иерархическому пути.

При графическом изображении групповые отношения изображают дугами ориентированного графа, а типы записей — вершинами (диаграмма Бахмана).

Для групповых отношений в иерархической модели обеспечивается автоматический режим включения и фиксированное членство. Это означает, что для запоминания любой некорневой записи в БД должна существовать ее родительская запись (подробнее о режимах включения и исключения записей сказано в параграфе о сетевой модели).

При удалении родительской записи автоматически удаляются все подчиненные.

ДОБАВИТЬ в базу данных новую запись. Для корневой записи обязательно формирование значения ключа.

ИЗМЕНИТЬ значение данных предварительно извлеченной записи. Ключевые данные не должны подвергаться изменениям.

УДАЛИТЬ некоторую запись и все подчиненные ей записи.

ИЗВЛЕЧЬ корневую запись по ключевому значению, допускается также последовательный просмотр корневых записей

извлечь следующую запись (следующая запись извлекается в порядке левостороннего обхода дерева)

В операции ИЗВЛЕЧЬ допускается задание условий выборки (например, извлечь сотрудников с окладом более 1 тысячи руб.)

Все операции изменения применяются только к одной «текущей» записи (которая предварительно извлечена из базы данных).

Такой подход к манипулированию данных получил название «навигационного».

иерархическая модель база связь

В рамках иерархической модели выделяют языковые средства описания данных (ЯОД) и средства манипулирования данными (ЯМД).

Каждая физическая база описывается набором операторов, обусловливающих как ее логическую структуру, так и структуру хранения БД. При этом способ доступа устанавливает способ организации взаимосвязи физических записей.

Определены следующие способы доступа:

  • иерархически последовательный;
  • иерархически индексно-последовательный;
  • иерархически прямой;
  • иерархически индексно-прямой;
  • индексный.

Помимо задания имени БД и способа доступа описания должны содержать определения типов сегментов, составляющих БД, в соответствии с иерархией, начиная с корневого сегмента. Каждая физическая БД содержит только один корневой сегмент, но в системе может быть несколько физических БД. Среди операторов манипулирования данными можно выделить операторы поиска данных, операторы поиска данных с возможностью модификации, операторы модификации данных. Набор операций манипулирования данными в иерархической БД невелик, но вполне достаточен.

7 стр., 3243 слов

Структура базы данных

... на принтер) цветной список записей данных с заголовками, точками и вложенными точками. После того, как мы создали таблицу, мы уже получаем полную базу данных. Типы и структуры данных Данные, хранящиеся в памяти ...

Тип «дерево» является составным. Он включает в себя подтипы («поддеревья»), каждый из которых, в свою очередь, является типом «дерево». Каждый из типов «дерево» состоит из одного «корневого» типа и упорядоченного набора (возможно пустого) подчиненных типов. Каждый из элементарных типов, включенных в тип «дерево», является простым или составным типом «запись». Простая «запись» состоит из одного типа, например, числового, а составная «запись» объединяет некоторую совокупность типов, например, целое, строку символов и указатель (ссылку).

К достоинствам иерархической модели данных относятся эффективное использование памяти ЭВМ и неплохие показатели времени выполнения основных операций над данными. Иерархическая модель данных удобна для работы с иерархически упорядоченной информацией.

Недостатком иерархической модели является ее громоздкость для обработки информации с достаточно сложными логическими связями, а также сложность понимания для обычного пользователя.

Типичным представителем (наиболее известным и распространенным) является Information Management System (IMS) фирмы IBM. Первая версия появилась в 1968 г.

Time-Shared Date Management System (TDMS) компании Development Corporation;

  • Mark IV Multi — Access Retrieval System компании Control Data Corporation;
  • System — 2000 разработки SAS-Institute;
  • Серверы каталогов, такие, как LDAP и Active Directory (допускают чёткое представление в виде дерева).

По принципу иерархической БД построены иерархические файловые системы и Реестр Windows.

С ростом популярности СУБД в 70-80-х годах появилось множество различных моделей данных. У каждой из них имелись свои достоинства и недостатки, которые сыграли ключевую роль в развитии реляционной модели данных, появившейся во многом благодаря стремлению упростить и упорядочить первые модели данных.

Современные БД основываются на использовании моделей данных, позволяющих описывать объекты предметных областей и взаимосвязи между ними. Модели данных используются, как для концептуального, так и для логического и физического представления данных.

Основное различие между этими моделями данных состоит в способах описания взаимодействий между объектами и атрибутами.

1. Зеленков Ю.А. «Введение в базы данных». Учебный курс.

http://www.mstu.edu.ru/education/materials/zelenkov/toc.html

2. Bachman C. W. The Programmer as Navigator, CACM 16.11, Nov. 1973.

3. Журнал «СУБД» № 1, 1995. Реляционная модель данных для больших совместно используемых банков данных

http://www.osp.ru/dbms/1995/01/01. htm

4. New Data Management Markets. Gartner Group, August 1999

5. Интернет сайт Oracle corporation.

http://www.oracle9i.ru/partnerinfo/select_stories. phtml

6. Интернет сайт Oracle corporation.

http://www.oracle.com/global/ru/ip/10g/database/index.html