Для работы с большими информационными объемами в цифровом формате приходится иметь дело с разнообразными базами данных (БД). Они бывают разных типов. Наиболее распространенными являются реляционные.

Но сегодня речь зайдет об иерархических базах данных. Предстоит выяснить, что они собой представляют, какими особенностями обладают, где и для чего используются. Соответствующие сведения пригодятся не только IT-специалистам, но и другим работникам, взаимодействующим с большими информационными объемами. Обычным пользователям приведенная в статье информация также будет полезна. Она поможет лучше разобраться в особенностях и видах БД.

База данных – это…

Сначала необходимо выяснить, что собой представляет база данных. Она выражается некоторым набором информации, хранимой упорядоченно в электронной форме. Способ организации данных, при котором сведения хранятся в упорядоченном, структурированном виде. В основном – как таблицы, связанные между собой.

Можно дать БД несколько наиболее распространенных определений:

1. Представленная в объективной форме совокупность материалов (расчетов, статей, нормативных актов, судебных решений и так далее), систематизированных для быстрого и эффективного поиска в случае необходимости их дальнейшей обработки электронно-вычислительными машинами.
2. Некоторый спектр (набор) перманентных (хранимых на постоянной основе) данных, используемых прикладными программными системами компаний.
3. Совместно используемая совокупность логически связанных данных (и их непосредственное описание), предназначенная для удовлетворения информационных потребностей человека или организации.

Для БД обязательно должны быть характерны такие свойства, как хранение и обработка в той или иной вычислительной системе. Дополнительно рассматриваемый элемент характеризуется логической структуризацией информации и наличием схемы/метаданных, описывающих логическую структуру базы данных в формальном виде.

Виды БД

Чтобы лучше разобраться в иерархических базах в информатике, нужно выяснить, какими вообще бывают БД. Это поможет увидеть разницу в организации материалов и связей между ними.

Сейчас рассматриваемые хранилища в информатике и цифровых технологиях бывают:

1. Сетевыми. Такая структура подразумевает, что один и тот же компонент может относиться сразу к нескольким старшим составляющим.
2. Реляционными. Таблицы в них обеспечивают доступ к сведениям, которые ранее были строго структурированы.
3. Нереляционными. Используются для хранения и работы с неструктурированными цифровыми материалами.
4. Объектно-ориентированными. Здесь информация будет представлена в виде объектов с теми или иными свойствами, а не обычными табличными записями и их связями.
5. Распределенными. Включают в себя несколько частей, каждая из которых размещается на отдельно взятом сервере.
6. Графовыми. Сведения тут хранятся, опираясь на сущности и их взаимосвязи. Выражаются графами.
7. Иерархическими базами данных. Напоминают по своей структуре деревья.

Это – наиболее распространенные виды БД. Есть и другие их варианты, но встречаются они намного реже в реальной жизни. Теперь последняя модель может быть изучена более детально.

Иерархическая модель – определение

Иерархическая модель данных – информационная модель в информатике и IT, в которой используется интерпретация БД в виде древовидной структуры. Она состоит из объектов (цифровых материалов) разнообразных уровней.

Между объектами предусматриваются связи. В иерархической структуре каждый объект может включать в себя несколько объектов более низкого уровня. Они находятся в отношении предка к потомку.

БД с иерархической концепцией являются наиболее старыми. Они выступили первыми системами управления информационными базами для мейнфреймов. Изначально разрабатывались в 1950-х годах IBM и некоторыми другими компаниями.

Принцип построения

Рассматриваемая модель базы данных имеет строгую и понятную структуру. Она строится, опираясь на следующие правила и принципы:

1. Для каждого узла в древовидной структуре устанавливается в соответствие тот или иной сегмент. Под сегментом принято понимать поля данных с присвоенным именем. Они выстраиваются в единый линейный кортеж.
2. Для каждого исходного поля предусматривается один входной и несколько выходных сегментов.
3. Каждый элемент в модели предусматривает только одно место в иерархии.
4. Начало древовидной структуры – это корневой элемент. Он выступает «родителем» всех остальных составляющих.
5. Каждый подчиненный узел предусматривает только одного предка. У каждого исходного допускаются несколько потомков.

Указанные свойства иерархических баз данных помогут сформировать хранилище соответствующего типа. Здесь не могут быть связи типа «многих ко многим». Из-за этого операции, доступные такими хранилищами, сильно ограничены.

Операции над информацией в иерархической модели

Иерархическая модель предусматривает ограниченный спектр операций над хранимыми сведениями. Наиболее распространенными среди них выступают:

• поиск элемента по иерархическому хранилищу;
• переход по иерархической модели – от дерева к дереву;
• переход по дереву – от одной ветки к другой;
• переход по ветвям – от элемента к элементу;
• удаление записей;
• вставка новой записи;
• копирование записей;
• вырезание информации в иерархической базе данных;
• иные манипуляции с записями.

Все операции применяются к одной записи. Ее необходимо предварительно извлечь из иерархической базы данных. Такой подход к управлению носит название навигационный. В нем между «родителем» и «потомком» предусматривается целостность связей. Это значит, что дочерний элемент не может существовать без родителя. Если «предок» удаляется, вместе с ним из информационного хранилища исчезают все дочерние компоненты.

Преимущества и недостатки

У иерархических баз данных, как и у остальных типов цифровых хранилищ, есть преимущества и недостатки. Рассматриваемая модель обладает корневой папкой в БД, которая постепенно разветвляется книзу. Такая концепция напоминает файловую систему в компьютерах. Это позволяет выполнять разные операции над информацией ЭВМ. Структура модели – главное ее преимущество.

В качестве плюсов структуры также можно выделить рациональное распределение памяти, быструю обработку запросов и выполнение команд. Рассматриваемая концепция отлично подходит для работы с упорядоченными материалами в цифровой форме.

Недостатки у модели тоже есть. К ним можно отнести громоздкость и сложность формирования логических связей. Даже опытный специалист может «заблудиться» в имеющихся материалах, не говоря уже об обычном пользователе. Сложность понимания приводит к тому, что иерархические модели используются в СУБД не слишком часто. В качестве примера можно взять МИРИС, а также Team-UP или Data Edge.

Пример

Пример иерархической базы данных – это любое государственное административное учреждение. Ей может выступать школа. Тогда:

• на самом верхнем уровне располагается «лидер» – директор;
• в подчинении директора – завучи;
• у завучей в подчинении – учителя (преподаватели), которые руководят классными параллелями;
• в каждой параллели их некоторое количество, а в каждом классе – определенное количество учеников.

Аналогичным принципом можно руководствоваться, чтобы расписать управление любой компании. Ее глава или совет директоров находится в самом верху. Далее – все большее количество подразделений. В каждом из них – своя структура. Есть у них общие черты: в каждом отделе имеется начальник и его помощник, секретарь, а также офисные сотрудники/непосредственные рабочие и так далее.

Теперь понятно, что собой представляет иерархическая структура, какими ключевыми особенностями она обладает, где и для чего используется. Познакомиться с СУБД, работающими с соответствующей моделью, а также научиться формировать по ней данные, помогут дистанционные компьютерные курсы. Они рассчитаны на срок от нескольких месяцев до года и проводятся в режиме «онлайн». В процессе обучения предстоит изучить иерархическую модель БД, а также СУБД для работы с ней, сформировать свое первое портфолио по соответствующему профилю и получить в конце сертификат в электронном виде. Он подтвердит документально приобретенные навыки и знания по выбранному профилю.

Прокачать навыки работы с базами данных можно на курсах Otus.