3. Иерархическая модель данных.

В общем случае модель данных (М) – система правил образования допустимых структур и ограничений данных, а также операций управления данными в этих структурах. Таким образом, М = {G, Q}, где:

G = {G₁, G₂} – множество правил генерации допустимых структур (G₁) и множество ограничений базы данных (G₂) ;

Q – множество правил построения запросов к базе данных и преобразования данных, соответствующих структурам, заданным правилами G.

Схема данных в иерархической базе образуется множеством типов записей, организованных в древовидную структуру. Тип записи имеет имя и состоит из последовательности поименованных полей. Связь возможна только между записями из соседних уровней дерева и имеет тип 1:М. Запись верхнего уровня называется исходная (или предок 1), а нижнего – порожденная (потомок М). Исходная запись в связи является сильной, а порожденная – слабой, и не может существовать без исходной записи.

Древовидная схема состоит из одного корневого типа записи и упорядоченного набора из нуля или более типов поддеревьев. Схема данных представляет собой иерархически организованный набор типовых записей. Иерархическая БД состоит из упорядоченного множества экземпляров дерева схемы. Отдельный экземпляр дерева образуется экземпляром корневой записи. Например, корневая запись для УГТУ-УПИ образует экземпляр дерева, в который входят все его потомки.

В БД экземпляры записей одного типа с общим предком называются подобными. Подобными являются записи о факультетах и отделах одного образовательного учреждения, кафедрах одного факультета. Для экземпляра дерева БД определен иерархический порядок обхода экземпляров записей – сначала сверху – вниз до листовой вершины, а потом слева - направо. Иерархический порядок в представленном примере БД образуется следующей цепочкой записей: УГТУ-УПИ, РИ-РТФ, АИТ, АСУ, ФТФ, Бухгалтерия, Отдел кадров, Планово-финансовый отдел. Кроме иерархического порядка в БД вводится понятие иерархического пути. Для любой записи в БД существует единственный иерархический путь, который содержит все экземпляры записей, ведущие от корневой до данной записи. Цепочка первичных ключей записей, составляющих иерархический путь, является уникальным ключом любой записи БД.

Основной единицей доступа в иерархической БД является экземпляр записи. В любом операторе поиска последняя найденная запись становится текущей записью в БД и текущей в своем типе записей. Иерархическая база данных образует несимметричную структуру, которая имеет естественную точку входа - экземпляр корневой записи. Поэтому поиск записи начинается с выбора экземпляра корневой записи, затем выбор типа и экземпляра на следующем уровне и т.д. до объекта поиска. Основными операторами поиска и извлечения данных являются:

• Найти запись заданного типа, удовлетворяющую условию на иерархический путь. (спецификационный оператор)

Найти следующую запись заданного типа(навигационный оператор)

оператор поиска всего иерархического пути к определенной записи

Найти следующую запись в соответствии с иерархическим порядком.

Управление данными в базе реализуют операторы: вставить, заменить текущую запись, удалить текущую запись.

Ограничения целостности данных в иерархической базе

Автоматически поддерживается целостность ссылок между предками и потомками в пределах одного дерева: никакой потомок не может существовать без своего родителя.

Обеспечивается контроль соответствия значения поля в экземпляре записи типу данных, определенному в схеме для типа записи.