Ієрархічна модель даних будується за принципом ієрархії типів об’єктів, тобто один тип об’єкта є головним, а інші, що знаходяться на більш нижчих рівнях ієрархії, - підпорядкованими.
Часто об'єкти перебувають у відношеннях, що називають ієрархічними:
•відношення «частина — ціле», наприклад, адміністративна область складається з районів, сільських і міських рад, населених пунктів та ін.);
•видове відношення, наприклад, будинки бувають житлові, виробничі та ін.;
•відношення підпорядкованості,наприклад, губернатор — мер міста.
БД, заснована на ієрархічній моделі, складається з впорядкованого набору дерев. Дерево - «орієнтований граф», у якого є тільки одна вершина, не підлегла жодній іншій вершині (цю вершину називають коренем дерева); будь-яка інша вершина графа підлегла лише одній іншій вершині.
Кожне дерево складається із одного "кореневого" (предок) і впорядкованого набору із нуля або більше пов'язаних з ним піддерев (нащадки). Цілісність зв'язку між ними підтримується автоматично.
У таких БД підтримуються наступні оператори маніпулювання даними:
•знайти дерево БД за заданою ознакою;
•перейти від одного дерева до іншого;
•перейти до запису всередині дерева або у порядку обходу ієрархії (зверху вниз, зліва направо);
•вставити новий запис у вказану позицію;
•видалити поточний запис.
Між головним і підпорядкованим об’єктами встановлюється зв’язок один до багатьох. Інакше кажучи, для кожного породженого (підпорядкованого) типу об’єкта може бути тільки один вихідний (головний) тип об’єкта.
У мережній моделі даних поняття головного і підлеглих об’єктів дещо розширені. Будь-який об’єкт може бути і головним і підпорядкованим. Один і той же об’єкт може одночасно виступати і в ролі власника, і в ролі члена набору. Це означає, що кожний об’єкт може брати участь у будь-якому числі взаємозв’язків.
У БД із мережевою структурою даних, піддерева можуть мати будь-яке число кореневих. Фактично мережева БД складається з набору записів і безлічі зв'язків між цими записами. Типовий перелік операцій для мережевих БД може бути наступним:
•знайти запис за заданою ознакою;
•перейти від предка до нащадка по вказаному зв'язку
•перейти від нащадка до предка по деякому зв'язку
•створити новий запис або видалити той, що існує
•модифікувати заданий запис;
•включити в зв'язок або виключити із зв'язку;
•переставити в інший зв'язок.
Ієрархічні і мережні бази даних часто називають базами даних з навігацією. Ця назва віддображає технологію доступу до даних, використовувану при написанні програм обробки мовою маніпулювання даними. При цьому доступ до даних по шляхах, не передбачених при створенні бази даних, може потребувати нерозумно тривалого часу.
Підвищуючи ефективність доступу до даних і скорочуючи таким чином час відповіді на запит, принцип навігації разом з цим підвищує і ступінь залежності програм і даних. Операції модифікації і видалення даних вимагають переустановлення покажчиків, а маніпулювання даними залишається записо-орієнтованим. Крім того, принцип навігації не дозволяє істотно підвищувати рівень мови маніпулювання даними, щоб зробити його доступним користувачу-непрограмісту чи навіть програмісту-непрофесіоналу.
Наскільки складними є схеми представлення ієрархічних і мережних баз даних, настільки і трудомістким є проектування конкретних прикладних систем на їхній основі. Як показує досвід, тривалі терміни розроблення прикладних систем нерідко призводять до того, що вони постійно перебувають на стадії розроблення і доопрацювання.
Складність практичної реалізації баз даних на основі ієрархічної і мережної моделей визначила створення реляційної моделі даних.
У реляційній моделі даних об’єкти і взаємини між ними подаються за допомогою таблиць і логічних зв’язків. Зв’язки також розглядаються як об’єкти. Кожна таблиця складається з рядків (запис, кортеж) та стовпців (поле, домен). У реляційній базі даних кожна таблиця повинна мати
первинний ключ.
Ключ – поле чи комбінація полів, які єдино ідентифікують кожний рядок у таблиці.
Атрибутивні дані просторових об’єктів зберігаються у вигляді набору чисел та символів. Вони зберігаються в атрибутивних таблицях, в яких кожний просторовий об’єкт (вулиця, будівля, річка тощо) мають свій унікальний, в межах даної БД ГІС, внутрішній ідентифікатор, який можна назвати первісним ключем, що однозначно ідентифікує рядок з описовими даними цього об’єкта.
Цей ідентифікатор утворюється автоматично при введенні просторової інформації в комп’ютер. Значення цього ідентифікатора не можна змінювати самостійно, бо може бути порушена цілісність даних. У деяких системах та форматах внутрішній ідентифікатор фізично зберігається у двох місцях: у файлах, де є пари координат x, y, та у відповідному записі в таблиці атрибутів об’єктів (наприклад, ArcInfo). Якщо самостійно змінити ідентифікатор, то порушиться зв’язок між об’єктами карти та їх атрибутивними даними. В деяких системах (ArcView) внутрішній ідентифікатор недоступний для редагування і перегляду.
Крім внутрішнього ідентифікатора, який є первинним ключем, в атрибутивній таблиці може, а найчастіше і повинен знаходитись вторинний ключ, поданий полем чи комбінацією полів, які також унікально ідентифікують зв’язок кожного запису в таблиці з просторовим об’єктом на карті. В деяких системах вторинний ключ називають ідентифікатором користувача (USER_ID). І первинний, і вторинний ключі можуть виступати спільним атрибутом при проведенні операцій з таблицями.
Будь-які дві таблиці, що мають спільний атрибут, можуть бути зв’язаними чи з’єднаними між собою. Це означає, що з атрибутивною таблицею можуть бути пов’язані інші таблиці, що містять тематичні дані та визначають різні ознаки просторових об’єктів.
Способи з’єднання таблиць, або основні види зв’язків:
•один до одного;
•один до багатьох;
•багато до одного;
•багато до багатьох.
При зв’язуванні таблиць жодна з них фізично не змінюється. Після встановлення зв’язку вибір записів в результуючій таблиці тягне за собою вибір записів з вихідних таблиць. В результаті запиту на основі зв’язаних атрибутивних таблиць утворюється нова атрибутивна таблиця.
Один до одного
Один до багатьох