Иерархическая модель базы данных

Иерархические модели баз данных исторически возникли одними из первых. В качестве примера рассмотрим иерархическую БД — Information Management Systems (IMS), разработанную в 1967 году. Существуют соответствия терминов, описывающих сетевые модели БД КОДАСИЛ и иерархическую IMS, в частности: тип набора — связь; тип записи — тип сегмента; запись — владелец набора — исходный сегмент; запись — член набора — порожденный сегмент и т. д. (рис. 11.2).

На вершине иерархической структуры только один тип сегмента — тип корневого сегмента. Связь между типами сегментов указывают стрелкой. Запись IMS (или запись иерархической базы данных) означает, что экземпляр корневого сегмента связан со всеми экземплярами записей нижнего уровня.

В иерархической структуре любой тип записи не может иметь более одного владельца (порожденный сегмент). Поэтому и не нужно вводить понятие "тип набора".

Рис. 11.2. Структура иерархической модели баз данных

Была рассмотрена физическая база данных. Однако существуют еще и логические отношения, связывающие две (или более) физические БД дерева (рис. 11.2). С введением этого понятия могут быть связаны два исходных сегмента: один из них, находящийся в той же базе данных, что и рассматриваемый сегмент, называют физически исходным сегментом, другой — логически исходным сегментом. Логические связи на рис. 11.2 показаны пунктирными линиями. С помощью иерархических структур и логических отношений можно представить и некоторые сетевые структуры. Существуют некоторые ограничения на взаимное расположение физически и логически исходных и порожденных сегментов.

В памяти ЭВМ файлы иерархической базы данных IMS могут быть представлены четырьмя способами: HSAM — последовательный метод доступа, HISAM — индексно-последовательный, HDAM — прямой, HI DAM — индексно-прямой 2).

При последовательном методе доступа дерево БД просматривается сверху вниз и слева направо. Для поиска нужной записи необходимо просматривать все дерево. Команды включения, удаления и замены сегментов (записей) не допускаются.

При индексно-последовательном способе записи БД хранятся в цепочке блоков памяти, в качестве ключей используются элементы корневого сегмента. Каждая запись расположена в одном блоке первичной области и при необходимости переходит в специальную область переполнения.

В случае прямого метода доступа загрузка сегментов в базу данных осуществляется в произвольном порядке и обращение к ним не последовательное, как в предыдущем способе, а прямое — по значению ключа. При удалении некоторых сегментов пространство памяти может быть использовано повторно.

В индексно-прямом методе доступа используются корневые сегменты, расположенные по возрастанию ключа в так называемой начальной базе данных и указывающие на те или иные рабочие сегменты базы данных.

Контрольные вопросы и упражнения

1. Каково назначение и состав ИО САПР?

2. Что входит в банк данных?

3. Для чего предназначены СУБД?

4. Перечислите требования, предъявляемые к базе данных.

5. Приведите примеры информационного согласования программ при построении баз данных.

6. Какие базы данных называют сетевыми?

7. Какие базы данных называют реляционными?

8. Приведите основные операции реляционной алгебры.

9. Перечислите основные понятия для различных уровней представления данных.

10. Укажите основные особенности и характеристики трех моделей представления данных.

11. Докажите необходимость оптимизации запросов к базам данных.

12. Приведите основные характеристики и параметры сетевых СУБД.

13. Приведите основные характеристики и параметры иерархических СУБД.

14. Что составляет кортеж отношения?

15. Что означает "арность кортежа"?

16. Что называют доменом?

12. Лекция: Методы автоматизированного проектирования конструкции и технологического процесса различного уровня иерархии