Примером иерархического способа базы данных является

Иерархическая база данных — это. Модели, примеры

Иерархическая база данных — это БД, основанная на древовидной структуре. По принципу построения она чем-то схожа с файловой системой компьютера. У использования такой модели есть свои достоинства и недостатки, которые будут рассмотрены в этой статье, вместе с подробными примерами.

Виды баз данных

Как известно, различают четыре вида посторения БД:

• Реляционные — табличные СУБД, где информация представлена в виде строк-столбцов. По этому принципу строятся базы данных в «Аксесе», к примеру.
• Объектно-ориентированные — тесно связаны с ООП (программированием, в котором идет работа с объектами), и это их главный плюс, но, учитывая их небольшую производительность, они пока значительно уступают в распространенности реляционным.
• Гибридные — СУБД, вмещающие в себе сразу два указанных выше вида.
• Иерархические — объект внимания данной статьи. Это БД, характеризирующиеся древообразной структурой.

Наиболее известным примером иерархической базы данных является продукт, созданный компанией IBM («АйБиЭм»), под названием Information Management System (переводится как «Информационная система управления»), сокращенно IMS. Первая версия IMS вышла еще в прошлом, двадцатом веке, в шестьдесят восьмом году. Она используется для хранения и контроля данных и поныне.

Принцип построения иерархической модели

Иерархическая модель данных строится по следующему принципу:

• для каждого узла древовидной структуры ставится в соответствие некий сегмент;
• под сегментом понимаются поля данных с присвоенным каждому полю именем и выстроенные в один линейный кортеж;
• еще одно соответствие: один входной и несколько выходных сегментов для каждого исходного поля;
• для каждого структурного элемента существует одно и только одно место в системе иерархии;
• древовидная структура начинается с корневого элемента;
• у каждого подчиненного узла только один предок, но у каждого исходного может быть несколько потомков.

Применение иерархической структуры данных

Иерархическая база данных — это хранилище, применимое для тех систем, которым изначально свойственна древовидная структура. Для них выбирать подобное моделирование — логично.

Пример иерархической базы данных с изначально систематизированными степенями — воинское подразделение, в котором, как известно, четко определены ранги. Также это могут быть сложные механизмы, состоящие из все более упрощающихся к низу иерархии частичек. Для моделирования таких систем и приведения их к виду рассматриваемой БД нет необходимости в декомпозиции. Тем не менее такая ситуация складывается не всегда.

Кроме того, существует тенденция, при которой направленный вниз по структуре запрос проще, чем аналогичный вверх.

Основные операции над БД, построенными на иерархической модели

Структура иерархической базы данных позволяет успешно и практически беспроблемно (в зависимости от навыков и умений) совершать следующие операции (представлены самые основные, список всегда можно расширить мелкими дополнениями):

• поиск по базе данных того или иного элемента;
• переход по базе данных — от дерева к дереву;
• переход по дереву — от ветви к ветви;
• соответственно, переход по ветвям — поэлементно;
• работа с записями: вставка новой и/или удаление текущей, копирование, вырезание и т. д.

Обобщенное описание структуры

Термин «древовидная» для описания структуры упоминается в этой статье уже далеко не единожды. Пора рассказать, откуда он произошел. Все потому что иерархическая база данных — это такая БД, которая использует тип данных «дерево». Рассмотрим подробнее, что он из себя представляет.

Это составной тип: в каждый из элементов (узлов) вкладывается несколько последующих (один или более). А начинается все с одного корневого элемента. Суть в том, что каждый из кусочков типа «дерево», является подтипом, тоже «деревом». Много-много разветвленных, и все также упорядоченных структур.

Элементарные типы могут быть простыми и составными, но по существу это всегда записи. Но в простом записи присутствует один тип данных, а в составном — целая их совокупность.

Иерархической модели свойственен принцип потомков, когда каждый предыдущий сегмент является предком для последующего. Кроме того, потомок по отношению к вышестоящему типу является типом подчиненным, в то время как равнозначные один другому записи считаются близнецами.

Наполнение БД

Основными данными иерархической БД являются значения (числа или символы), которые хранятся в записях. Обходят такую базу данных обычно снизу вверх и слева направо.

Достоинства

Иерархическая база данных — это имеющая корневую папку БД, постепенно разветвляющаяся книзу. Учитывая, что подобная структура весьма схожа с файловой системой, такие базы успешно применяются для выполнения различных операций над данными ЭВМ. Итог: рациональное распределение ее памяти, а также весьма достойные показатели времени, затраченного на работу.

Иерархическая модель идеальна для применения ее для упорядоченной информации.

Недостатки

Однако те же особенности рассматриваемых СУБД, которые стали их основными достоинствами, определяют также и их недостатки. К примеру, громоздкость и сложность логических связей — опытному специалисту при работе с ранее неизвестной базой будет трудно разобраться, а простой пользователь и вовсе в ней «заблудится». Эта сложность понимания приводит к тому, что на самом деле не так много СУБД построены на иерархической модели. Примером иерархической базы данных является, кроме уже описанного продукта компании «АйБиЭм», «Ока» и МИРИС (производство России), а также Data Edge и Team-UP (от зарубежных корпораций).

Примеры

Иерархическая база данных — это многообразие различных уровней, на которых строятся взаимосвязи. Схематично она выглядит как перевернутый граф. Пример иерархической базы данных — любое государственное административное учреждение. Взять, допустим, школу.

На самом верхней уровне будет располагаться «лидер» администрации — директор. В его подчинении завучи, у завучей — преподаватели, который руководят параллелями классов. В каждой параллели энное их количество, а в каждом классе есть некоторое число учеников.

По такому же принципу можно расписать и управление какой-нибудь корпорацией. Глава компании или даже совет директоров на самом верху. Далее — все большее количество подразделений, в каждом из которых действует своя структура. Есть и общие черты: начальник в каждом отделе, его помощник, его секретарь, собственно, офисные сотрудники и так далее.

Применение в ЭВМ

Могут быть и более серьезные области применения. Яркий пример иерархической базы данных- это файловая система. Всем привычный «Проводник» строится в самом ядре операционной системы «Виндоус» именно по такой схеме, так же, как и многие другие файловые менеджеры.

Сетевые базы данных

• реляционные;
• иерархические;
• сетевые базы данных.

Почему мы вновь вспомнили о классификации? Поскольку, в отличие от реляционной, сетевая БД имеет с иерархической схожие черты.

Время вспомнить виды связей в базах данных. Есть связи «один-к-одному», «один-ко-многим» и «многие-ко-многим». Нас интересует последняя. В сетевой БД она проявляется следующим образом: у одного узла-наследника может быть сразу несколько предков. Свойство иметь несколько потомков также сохраняется. Можно сказать, что иерархические базы данных, сетевые базы данных сами по себе уже пример такого наследования. Предком в данном случае является именно иерархическая БД, так как принцип построения структуры в сетевых БД остается прежним.

Иерархия и реляционность

Название «реляционная» произошло от английского слова «отношение». Как уже упоминалось в начале статьи, они часто выражаются таблично. Но в предыдущем пункте мы указали, что иерархическая БД также может организовывать связи, значит ли это, что и между этими двумя типами есть некая объединяющая их тонкая ниточка?

Да. Помимо того, что и первый, и второй вид все еще относятся к базам данных, кроме этого признака есть еще одно общее свойство. Например, иерархическую БД (и сетевую заодно с ней) можно выразить в таблице. Суть здесь не в том, в каком виде представить информацию конечному пользователю (это уже вопрос юзабилити интерфейса), но по какому принципу была структурирована информация. Так, четкое деление на отделы со своими начальниками, подразделениями и прочим по-прежнему будет выражено в иерархии, но для удобства занесено в таблицу.

Источник

Тест «Базы данных»

ТЕСТ «БАЗЫ ДАННЫХ»

1. База данных — это:

a) специальным образом организованная и хранящаяся на внешнем носителе совокупность взаимосвязанных данных о некотором объекте;

b) совокупность программ для хранения и обработки больших массивов информации;

c) интерфейс, поддерживающий наполнение и манипулирование данными;

d) определенная совокупность информации.

2. Примером иерархической базы данных является:

a) страница классного журнала;

b) каталог файлов, хранимых на диске;

c) расписание поездов;

d) электронная таблица.

3. Информационной моделью, которая имеет сетевую структуру является.

a) файловая система компьютера;

b) таблица Менделеева;

c) модель компьютерной сети Интернет;

d) генеалогическое дерево семьи.

4. Укажите верное утверждение:

a) статическая модель системы описывает ее состояние, а динамическая – поведение;

b) динамическая модель системы описывает ее состояние, а статическая – поведение;

c) динамическая модель системы всегда представляется в виде формул или графиков;

d) статическая модель системы всегда представляется в виде формул или графиков.

5. Дан фрагмент базы данных

Какую строку будет занимать фамилия ИВАНОВ после проведения сортировки по возрастанию в поле КЛАСС?

6. Примером фактографической базы данных (БД) является:

a) БД, содержащая сведения о кадровом составе учреждения;

b) БД, содержащая законодательные акты;

c) БД, содержащая приказы по учреждению;

d) БД, содержащая нормативные финансовые документы.

7. Ключами поиска в СУБД называются:

a) диапазон записей файла БД, в котором осуществляется поиск;

b) логические выражения, определяющие условия поиска;

c) поля, по значению которых осуществляется поиск;

d) номера записей, удовлетворяющих условиям поиска;

e) номер первой по порядку записи, удовлетворяющей условиям поиска.

8. В иерархической базе данных совокупность данных и связей между ними описывается:

b) сетевой схемой;

c) древовидной структурой;

d) совокупностью таблиц.

9. Наиболее распространенными в практике являются:

a) распределенные базы данных;

b) иерархические базы данных;

c) сетевые базы данных;

d) реляционные базы данных.

10. В записи файла реляционной базы данных (БД) может содержаться:

a) неоднородная информация (данные разных типов);

b) исключительно однородная информация (данные только одного типа);

c) только текстовая информация;

d) исключительно числовая информация.

11. К какому типу данных относится значение выражения 0,7–3>2

12. Система управления базами данных — это:

a) программная система, поддерживающая наполнение и манипулирование данными в файлах баз данных;

b) набор программ, обеспечивающий работу всех аппаратных устройств компьютера и доступ пользователя к ним;

c) прикладная программа для обработки текстов и различных документов;

d) оболочка операционной системы, позволяющая более комфортно работать с файлами.

13. Предположим, что некоторая база данных содержит поля ФАМИЛИЯ, ГОД РОЖДЕНИЯ, ДОХОД. При поиске по условию: ГОД РОЖДЕНИЯ>1958 AND ДОХОД

Источник

Иерархические БД

Урок 27. Информатика и ИКТ 11 класс (к учебнику Н. Д. Угриновича)

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Иерархические БД»

На этом уроке мы с вами вспомним, что такое иерархическая структура и из каких элементов она состоит. Также рассмотрим несколько примеров иерархической базы данных.

Начнём мы с вами с рассмотрения иерархической структуры базы данных.

Иерархическая структура – это многоуровневая форма организации объектов со строгой соотнесённостью объектов нижнего уровня определённому объекту верхнего уровня. Т. е. можно сказать, что иерархическая структура напоминает собой пирамиду, в которой объекты более низкого уровня подчиняются объектам более высокого уровня.

Из этого можно сделать вывод, что в иерархической структуре существуют отношения между её объектами (элементами).

Ещё иерархическую структуру называют древовидной. К примерам можно отнести содержание учебника.

А сейчас рассмотрим иерархическую структуру более подробно на примере.

Давайте построим иерархическую структуру школы.

Во главе всегда находится директор школы. Далее будут идти завуч старших классов, завуч младших классов, заведующий хозяйственной деятельностью. После завучей идут учителя, которые, соответственно, делятся на преподавателей младших и старших классов. Не будем расписывать всех учителей, а возьмём по три учителя каждых классов. Заведующему по хозяйственной деятельности будет подчиняться весь технический персонал. Его мы расписывать не будем. Далее у каждого учителя есть свой класс, в котором он является классным руководителем, а в каждом классе – ученики. В свою очередь, учителя старших классов ведут уроки и в других классах. Давайте отобразим несколько таких классов в нашей структуре. Если же всю эту структуру расписывать более подробно, то нам понадобится очень много места, так как объектов в этой системе очень большое количество.

Итак, во главе любой иерархической структуры всегда находится один элемент (объект). В нашем случае – это директор школы. Он является корнем вершины и находится на верхнем (первом) уровне.

Далее идёт второй уровень, на котором находятся заместители.

На третьем уровне находятся учителя и технический персонал, на четвёртом – классы и на пятом – ученики.

Как говорилось ранее, между всеми объектами существуют связи. Каждый объект более высокого уровня может включать в себя несколько объектов более низкого уровня. Давайте снова обратимся к нашему примеру. Так, завуч старшей школы включает в себя всех учителей, которые ведут уроки в старших классах. А заведующий хозяйственной деятельностью управляет всем техническим персоналом школы. Такие объекты находятся в отношении предка (объект более высокого уровня) к потомку (объект более низкого уровня). То есть завуч старшей школы и заведующий хозяйственной деятельностью являются предками, а учителя и технический персонал – потомками.

Также мы можем видеть, что у объекта-предка может быть несколько потомков. Но в то же время у объекта-потомка может быть только один предок. Объекты, которые находятся на одном уровне и у которых один общий предок, называются близнецами.

Рассмотрим ещё один пример. Построить иерархическую структуру, исходя из следующего условия: на кафедре иностранных языков работают три преподавателя. Иванова Инна Сергеевна преподаёт английский язык, Кулибина Анна Васильевна преподаёт немецкий язык, а Рудков Игорь Сергеевич преподаёт французский язык.

Корневой вершиной в этой структуре будет являться кафедра. Изобразим её в виде круга. Она включает в себя трёх преподавателей. Также изобразим их схематично, а от кафедры к каждому преподавателю проведём стрелки.

Далее у каждого преподавателя есть свои предметы, которые он ведёт. Также изобразим их схематично и проведём стрелки.

Таким образом мы получили графическое отображение иерархической структуры кафедры.

Корневой вершиной является кафедра.

Учителя являются потомками по отношению к кафедре и предками по отношению к предметам, которые они преподают. Также они между собой являются близнецами, так как находятся на одном уровне структуры и имеют одного предка – кафедру.

У нас получилось несколько определений.

Корень – это единственный объект, который стоит на вершине иерархической системы и является её первым уровнем.

Предок – это объект, который стоит более близко к корню системы и у него может быть несколько потомков.

Потомок – это объект, который стоит на более низком уровне по отношению к предку и у него может быть только один предок.

Близнецы – это объекты, которые имеют одного предка и находятся на одном уровне.

А сейчас рассмотрим ещё несколько примеров.

Начнём с иерархической базы данных папки Windows.

Иерархической базой данных является каталог папок Windows. Перед вами рисунок системного диска. Для того, чтобы увидеть древовидную структуру в проводнике в Windows 7, необходимо выбрать кнопку «Упорядочить», далее из появившегося списка – «Представления», а затем «Область переходов». Это в том случае, если данная область не отображается.

А вот, например, в Windows 10 необходимо в проводнике, во вкладке «Вид», выбрать «Область навигации» и из списка снова «Область навигации».

На рисунке представлен проводник операционной системы Windows 10.

Итак, корневой является папка «Этот компьютер».

Далее, на втором уровне на представленном рисунке находится локальный диск С, который включает в себя несколько папок третьего уровня.

В нашем случае выбрана папка «Program Files». Она в себя включает несколько папок-потомков.

Исходя из этого можно сказать, что корнем является – «Этот компьютер». Далее и предком, и потомком является локальный диск С. Папка «Program Files» также является и потомком (по отношению к локальному диску С), и предком (по отношению к остальным папкам, которые она в себя включает). Файл «Rar.txt» является потомком папки «WinRAR». В свою очередь, мы можем видеть, что у файла «Rar.txt» нет своих потомков. Также, например, файлы «Rar.txt» и «Rar.exe» являются близнецами, так как находятся на одном уровне и у них один общий предок – папка «WinRAR».

Ещё одним примером иерархической базы данных является файловая система Linux.

Мы ранее её рассматривали. В ней существует одна корневая папка, все остальные папки являются потомками. В корневой папке содержатся все системные файлы. А вот, например, каталоги логических томов и запоминающих устройств содержатся в составе других каталогов. Директории томов жёсткого диска содержатся в папке «mnt». Другие запоминающие устройства находятся в папке «media». В свою очередь, папки «mnt» и «media» содержатся в одном системном корневом каталоге. Таким образом, папки «mnt» и «media» являются и потомками (по отношению к основному корневому каталогу), и предками (по отношению к каталогам логических томов и запоминающих устройств). Помимо этого, эти две папки являются близнецами, так как они находятся на одном уровне и имеют одного предка.

А сейчас давайте рассмотрим такую иерархическую базу данных, как «Системный реестр Windows».

В этой иерархической базе данных хранится вся информация, которая нужна для нормального функционирования компьютерной системы. То есть в этой базе данных содержится информация о настройках компьютера, установленных драйверах, настройках графического интерфейса, сведения о программах, которые установлены на компьютере, и многое другое.

Вся эта информация автоматически обновляется при установке нового оборудования, удалении или установке программ и так далее.

Давайте рассмотрим рисунок.

Корневым объектом является сам компьютер. Папка «Adobe» является потомком по отношению к папке «SOFTWARE» и предком для всех остальных папок, которые она в себя включает. Папки «7-Zip» и «Adobe» являются близнецами, так как они находятся на одном уровне и у них один предок – папка «SOFTWARE». Файл «UserID» является потомком папки «IAC». В свою очередь, мы можем видеть, что у файла «UserID» нет своих потомков.

В операционной же системе Linux как такового реестра нет. Вместо этого в ней существует папка «etc».

А сейчас мы с вами рассмотрим иерархическую базу данных «Доменная система имён». Эта система получила название DNS.

DNS – это распределённая база данных, которая поддерживает иерархическую систему имён для идентификации узлов сети Интернет.

Эта служба предназначена для автоматического поиска IP-адреса по известному символьному имени узла. То есть в этой базе данных содержится информация о всех компьютерах, подключённых к сети Интернет.

Корневой вершиной в этой системе является табличная база данных, которая содержит перечень доменов верхнего уровня.

Сам же корень управляется центром Internet Network Information Center. Домены верхнего уровня назначаются для каждой страны, а также на организационной основе. Для обозначения стран используются трёхбуквенные и двухбуквенные аббревиатуры.

Так, например, для русскоязычных сайтов доменом верхнего уровня является «.ru», для Казахстана – «.kz» и т. д. Для различных типов организаций также есть свои аббревиатуры.

На втором уровне находятся также табличные базы данных, но они уже в себя включают перечень доменов второго уровня для каждого домена первого уровня.

На третьем уровне содержатся табличные базы данных и таблицы. Табличные базы данных содержат перечень доменов третьего уровня для каждого домена второго уровня. Таблицы, в свою очередь, содержат IP-адреса компьютеров, которые находятся в домене второго уровня.

А теперь представьте, какой большой будет база данных, которая должна включать в себя информацию о всех компьютерах, подключенных к Интернету. Как вы думаете, много ли места она будет занимать?

Такая база данных огромна по своим размерам и соответственно она не будет умещаться в памяти одного компьютера, а если бы и можно было загрузить такую базу данных в один компьютер, то работа в Интернете была бы очень медленной. Представьте себе количество запросов, которые поступают от пользователей всего мира в течение, например, 1 минуты. Их количество огромно. А теперь представьте, что все эти запросы должен принять и обработать один компьютер. Это просто невозможно, так как приведёт не только к медленной работе компьютера, но также и к зависанию, если не к поломке. Таким образом, размещение базы данных доменной системы имён на одном компьютере неэффективно. Но решение этой проблемы было найдено. Вся база данных была разделена на части и размещена на различных DNS-серверах, которые связаны между собой. Такая иерархическая база данных является распределённой базой данных.

А сейчас давайте рассмотрим, как происходит поиск информации в такой огромной иерархической распределённой базе данных.

Например, вам нужно зайти на свою почту в Яндексе. Для этого вы вводите в адресную строку запрос.

Ваш запрос сначала отправляется на DNS-сервер вашего провайдера, с которого он переадресуется на DNS -сервер верхнего уровня базы данных.

На этом сервере, в таблице первого уровня, произойдёт поиск интересующего нас домена «ru», после чего запрос будет перенаправлен на DNS-сервер второго уровня, который содержит перечень доменов второго уровня, зарегистрированных в домене «ru».

На втором уровне будет происходить поиск среди доменов второго уровня. После того, как был найден интересующий нас домен «yandex», произойдёт перенаправление на DNS-сервер третьего уровня, на котором находится перечень доменов третьего уровня, зарегистрированных в домене «yandex».

В таблице третьего уровня будет найден домен «mail», и запрос будет переадресован на DNS-сервер четвёртого уровня.

В таблице четвёртого уровня будет найдена запись, которая соответствует доменному имени, содержащемуся в запросе. После этого поиск в самой базе данных «Доменная система имён» будет завершён и начнётся поиск компьютера в сети по его IP-адресу.

Пришла пора подвести итоги урока.

Сегодня мы с вами узнали, что такое иерархическая структура и построили такую структуру на примере. Более подробно познакомились с элементами иерархической базы данных: корнем, предком, потомком, близнецами.

Рассмотрели несколько иерархических баз данных на примере Windows и Linux, а также реестра Windows.

Узнали, как составлена и работает иерархическая база данных «Доменная система имён».

Источник