4.2. Физическое представление иерархических структур
Рассмотрим физическое представление древовидных структур на примере операции обновления дерева с использованием следующих методов.
1. Физически последовательное размещение.
2. Указатели.
3. Цепи и кольца.
На рис. 4.5 и 4.6 представлен пример иерархической структуры до и после обновления.
Записи, относящиеся к разным уровням дерева, обычно рассматриваются как главные и детальные. Поэтому при реализации
такого файла для любой пары уровней дерева есть возможность выбора вариантов включения сегментов нижнего уровня в сегменты верхнего уровня. Хотя, исходя из стремления к однородности массивов, обычно все сегменты нижнего уровня размещаются отдельно от сегментов верхнего уровня.
4.2.1. Физически последовательное размещение
На рис. 4.7 и 4.8 представлен пример реализации иерархической структуры до и после обновления путем физически последовательного размещения данных на носителе.
Последовательность элементов. на рис. 4.7 иногда называется левосписковой структурой (последовательность типа «сверху вниз— слева направо»).
Последовательность строится следующим образом: выбираются узлы, начиная от вершины дерева и вниз по самой левой ветви дерева; когда выбран узел самого нижнего уровня этой ветви, выбираются подобные узлы слева направо; процесс повторяется, причем уже выбранные узлы пропускаются.
При размещении каждой записи последовательности в памяти может указываться, к какому уровню дерева она относится. Это выполняется путем введения в каждую запись специального кода (например, тип записи может быть определен по типу ключа). Возможно также использование некоторой формы разграничения последовательности записей, например, представление записи в таком виде:
A1(132(C5C12C6) В1(С12С9) B3(C14C11C7C18) )
Последовательные левосписковые структуры не позволяют осуществлять быстрый выбор элементов нижних уровней дерева, так как при этом требуется просмотр всего списка.
4.2.2. Левосписковые структуры с переполнениями
Включение и удаление элементов могут быть выполнены с помощью метода переполнения или метода распределенной свободной памяти, рассмотренных ранее на примере метода ведения файлов с индексно-последовательной организацией данных.
На рис. 4.9 и 4.10 представлен пример реализации иерархической структуры до и после обновления путем использования области переполнения.
В этом случае для определения местонахождения записей А, В или С можно использовать индексы.
4.2.3. Использование указателей на «подобные» и «порожденные»
Для обеспечения эффективных процедур выборки записей могут использоваться межзаписные ссылки следующих типов:
• указатели на порожденные записи;
• указатели на подобные записи;
• указатели на исходные записи.
При построении древовидных структур, в которых используется какой-либо один тип указателя, всегда исходят из альтернативы между сложностью реализации списка указателей переменной длины на порожденные записи и увеличением времени поиска, связанным с использованием цепочки указателей на подобные записи.
Практически эффективные компромиссы могут быть достигнуты путем использования в каждой записи двух указателей каких-либо двух типов (рис. 4.11), а также использованием кольцевых структур (например, рис. 4.12).
На рис. 4.12 ссылки образуют кольца двух типов: подобных записей и кольца «исходный — порожденный». В записях самого нижнего уровня показаны указатели на исходные записи. Для единообразия здесь каждая запись имеет два указателя. Однако кольца большей частью создаются двусторонними. В этом случае число указателей в каждой записи увеличится до четырех.
