2.2. Иерархическая модель.

Основополагающей логической структурой для данной модели является ориентированное дерево с корнем. Вершины дерева соответствуют интересующим нас объектам, а дуги – связям между объектами. Все вершины дерева, за исключением корня, должны иметь предка. Между двумя вершинами может быть только одна связь. Связи вершины с непосредственно подчиненными вершинами должны иметь определенное упорядочение, как правило, слева направо. Основными типами данных являются тип запись и тип дерево. Тип дерево состоит из одного корневого типа записи и упорядоченного набора из нуля или более подчиненных типов записей, каждый из которых в свою очередь может иметь нуль или больше подчиненных типов записей. Каждая вершина дерева может быть представлена в виде некоторой записи, или упорядоченного набора записей, а каждая дуга – встроенным в запись указателем (адресом). Иерархическая база данных представляет собой упорядоченную совокупность экземпляров данных типа дерево.

Основными операциями манипулирования данными в иерархической модели являются: поиск указанного экземпляра типа дерево; переход от одного дерева к другому; переход от одной записи к другой внутри дерева; вставка новой записи в указанную позицию; удаление текущей записи и так далее. Используются два метода доступа к записям внутри дерева. Прямой порядок обхода начинается с корня с последующей обработкой всего дерева в порядке слева направо. Обратный порядок обхода начинается с левой висячей вершины с постепенным переходом от одного поддерева к другому слева направо с завершением обработки в корне.

Иерархическая модель поддерживает связи “один к одному” и “один ко многим”. Возможна организация связи “многие ко многим” за счет дублирования данных. Основное ограничение целостности заключается в том, что потомок не может существовать без родителя. Поэтому при удалении родительской записи удаляется все определяемое ею поддерево.

К достоинствам иерархической модели относятся эффективное использование памяти ЭВМ, неплохие показатели времени выполнения основных операций над данными, удобство работы с иерархически упорядоченной информацией.

Недостатками иерархической модели являются невозможность хранения экземпляров записей, не имеющих родительских записей, трудность реализации связей “многие ко многим” и других более сложных иерархических связей.

2.3. Сетевая модель.

Сетевой подход организации данных является расширением иерархического. В иерархической модели запись-потомок должна иметь в точности одного предка; в сетевой модели запись-потомок может иметь любое число предков. Для реализации иерархической структуры используются две группы типов – тип записи и тип набора. Тип набора устанавливает именованную связь для записи-предка и одной или нескольких записей-потомков, то есть поддерживает связь “один к одному” и “один ко многим”. Для организации связи “многие ко многим” образуются две связи “один ко многим”, объединенные в единый связующий тип записи. При этом должны выполняться следующие ограничения:

1. только один тип записи может быть предком в каждом наборе, но один и тот же тип записи может быть предком в нескольких различных типах наборов;

2. один или больше типов записей могут быть членами одного и того же типа набора;

3. тип записи может входить в несколько типов наборов;

4. тип записи может быть предком в одних типах наборов и членом в других типах наборов;

5. между любыми двумя типами записей может быть определено любое количество типов набора;

6. типы набора могут быть определены так, что в результате они образуют циклическую структуру;

7. запись необязательно должна быть членом двух экземпляров одного и того же типа набора;

8. тип записи необязательно должен быть членом какого-либо типа набора.

Основными операциями при манипулировании данными в сетевой модели являются: поиск записи; создание новой записи; удаление записи; модификация записи; переход от предка к первому потомку; переход от потомка к следующему потомку; переход от потомка к предку; включение записи в набор; исключение записи из набора; перестановка записи в другой набор.

Доступ к типам записей осуществляется путем “перемещения” по структуре и зависит от метода реализации наборов – с помощью цепочек указателей или массивов указателей. Целостность в сетевой модели поддерживается с помощью типов набора. Если записи включены в набор, то удаление записи-предка набора приводит к удалению всего набора и каскадному удалению последующих наборов. Если записи-потомки не входят в набор, удаление записи-предка эквивалентно удалению связи.

К достоинствам сетевой модели относится возможность установления произвольных связей между записями. Недостатком сетевой модели является высокая сложность схемы базы данных.

Сложность сетевых и иерархических моделей объясняется тем, что они построены с использование внутренних физических указателей, связывающих записи между собой.