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层次数据模型(数据库)

时间:2022-12-13 20:30:02 | 来源:信息时代

时间:2022-12-13 20:30:02 来源:信息时代

    层次数据模型 : 以树型结构表示各类实体及其联系的数据库逻辑模型,简称层次模型。层次模型中数据的逻辑结构是按层次划分的,用指针建立记录与记录之间的联系,它主要用来描述客观世界概念间的层次关系。
IBM公司1968年研制的基于层次模型的信息管理系统IMS-1是最早的层次数据库管理系统,此后,IBM公司又推出IMS-2、IMS/VS等多个改进版本。IMS数据库是层次数据库的典型代表。
层次模型中,记录类型(简称记录型(record type)或片段(segment))是树结构的结点,记录型之间的联系即为树结构的边。每个记录型可包含若干个字段(field),用于描述记录型所表示的实体的属性。层次模型中,有且仅有一个结点没有双亲,这个结点称为根结点(root node)或称根片段(root segment),其他结点均有且仅有一个双亲结点。具有同一双亲的子女结点间互称兄弟结点(twin node),没有子女的结点称为叶结点。层次模型中,一个记录类型可有若干个记录值,任何一个给定的记录值只有按其层次路径查看时,才能显出它的完整的意义,没有一个子女记录值能够脱离其双亲记录值而独立存在。
图1是反映教员、学生情况的层次模型的例子。该模型有四个记录型: 系为根结点,教研室和学生是系的两个子女结点,它们互为兄弟结点,而教员又是教研室的子女结点。不同的记录型包含各自的字段: 系: 系编号、系名; 教研室: 教研室编号、教研室名称; 学生: 学号、学生姓名、性别; 教师:职工号、教师姓名、研究方向。


图1 教员-学生层次模型


图2是图1所示记录型对应的一组值,它是D01系(计算机系)记录值及其所有后代记录值组成的一棵树。D01系有三个教研室: G01、G02、G03和若干个学生S9501、S9502……,而教研室G01有三个教员,G03有两个教员。
现实世界中许多实体之间的联系呈现出自然的层次关系,如行政机构,用层次模型反映行政机构层次之间的一对多联系非常自然。此外还有如家庭结构、生物分类等也均呈典型的层次结构形式。现实世界中实体间除了一对多联系外,通常还存在多对多的联系,即一个结点具有多个双亲,层次模型采用冗余结点法(redundancy node)和虚拟结点法(virtual node)将其分解成一对多的联系。


图2 教员-学生数据库的一组值


采用冗余结点法是通过增设若干个冗余结点将多对多联系转换成两个一对多联系。
虚拟结点法就是将图中冗余结点换为虚拟结点,所谓虚拟结点是一个指引元(pointer)指向所替代的结点。
层次模型用于描述一对多的层次关系简单自然,但对于多对多的联系只能通过引入冗余数据和指针来完成,这增加了插入、删除的困难。
层次模型的典型操作是由顶向下按路径顺序进行的,其操作包括查询及增、删、改等。
层次模型易于表示现实世界中实体间的层次关系,但它反映多对多联系的方法不自然。和关系模型相比,其逻辑独立性差,用户不易掌握是它的缺点。近年来,逐步被关系模型取代。

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