Einführung in das hierarchische Datenbankmodell

Das Datenbankmodell ist eine Möglichkeit, die Struktur oder den logischen Aufbau einer Datenbank zu definieren. Sie gibt an, wie die Daten im DBMS (Database Management System) gespeichert, abgerufen und aktualisiert werden. Jetzt werden wir das hierarchische Datenbankmodell im Detail diskutieren. Es gibt viele Datenmodelle, um Daten darzustellen. Einige sind:

  • Relationales Modell
  • Hierarchisches Modell
  • Netzwerkmodell
  • Entity-Relationship-Modell

In Relation werden Modelldaten in 2D-Tabellen (zweidimensional) organisiert, wobei eine Beziehung durch ein gemeinsames Feld in zwei Tabellen verwaltet wird.

In der hierarchischen Datenbank werden Modelldaten in einer baumartigen Struktur dargestellt. Es repräsentiert eine Eltern-Kind-Beziehung mit einem einzelnen Elternteil für jedes Kind.

Das Netzwerkmodell ist eine Erweiterung des hierarchischen Modells. In dieser werden Daten in Form von Diagrammen mit mehr als einem Elternknoten für einen Kindknoten dargestellt.

Im Entity-Relationship-Modell werden Objekte in Entitäten und ihre Merkmale in ihre Attribute unterteilt. Anschließend wird die Beziehung zwischen verschiedenen Entitäten eingerichtet.

Jetzt werden wir das hierarchische Datenbankmodell im Detail diskutieren.

Was ist ein hierarchisches Datenbankmodell?

Ein hierarchisches Datenbankmodell ist ein Datenmodell, in dem Daten in der baumartigen Struktur dargestellt werden. In diesem Modell werden Daten in Form von Datensätzen gespeichert, bei denen es sich um die Auflistung von Feldern handelt. Die Datensätze sind durch Verknüpfungen verbunden, und der Datensatztyp gibt an, welches Feld im Datensatz enthalten ist. Jedes Feld kann nur einen Wert enthalten.

Ein hierarchisches Datenbankmodell darf für jeden untergeordneten Knoten nur einen übergeordneten Knoten haben, übergeordnete Knoten können jedoch mehr als einen untergeordneten Knoten haben. Mehrere Eltern sind nicht erlaubt. Dies ist der Hauptunterschied zwischen dem hierarchischen und dem Netzwerkdatenbankmodell. Der erste Knoten des Baums wird als Wurzelknoten bezeichnet. Wenn Daten abgerufen werden müssen, wird der gesamte Baum beginnend mit dem Wurzelknoten durchlaufen. Dieses Modell repräsentiert eine zu viele Beziehungen.

Sehen wir uns ein Beispiel an: Nehmen wir an, wir haben ein Hauptverzeichnis, das andere Unterverzeichnisse enthält. Jedes Unterverzeichnis enthält weitere Dateien und Verzeichnisse. Jedes Verzeichnis oder jede Datei kann sich nur in einem Verzeichnis befinden, dh sie hat nur ein übergeordnetes Element.

Hier ist A das Hauptverzeichnis, dh der Wurzelknoten. B1 und B2 sind ihre untergeordneten oder Unterverzeichnisse. B1 und B2 haben auch zwei Kinder C1, C2 und C2, C3 . Dies können Verzeichnisse oder andere Dateien sein. Dies zeigt Eins-zu-Viele-Beziehungen.

Verwendung des hierarchischen Datenbankmodells

Ein hierarchisches Datenbankmodell wurde in der Ära der Mainframe-Computer häufig verwendet. Heutzutage wird ein hierarchisches Datenbankmodell hauptsächlich zum Speichern von Dateisystemen und geografischen Informationen verwendet. Es wird in Anwendungen eingesetzt, in denen eine hohe Leistung erforderlich ist, z. B. in der Telekommunikation und im Bankwesen. Eine hierarchische Datenbank wird auch für die Windows-Registrierung im Microsoft Windows-Betriebssystem verwendet. Es ist nützlich, wenn die folgenden zwei Bedingungen erfüllt sind:

  1. Die Daten sollten in einem hierarchischen Muster vorliegen, dh eine Eltern-Kind-Beziehung muss vorhanden sein.
  2. Auf die Daten in einem hierarchischen Muster darf nur über einen einzigen Pfad zugegriffen werden.

Vorteile des hierarchischen Datenbankmodells

  • Daten können aufgrund der expliziten Verknüpfungen zwischen den Tabellenstrukturen leicht abgerufen werden.
  • Die referenzielle Integrität bleibt immer erhalten, dh alle in der übergeordneten Tabelle vorgenommenen Änderungen werden automatisch in einer untergeordneten Tabelle aktualisiert.
  • Fördert den Datenaustausch.
  • Aufgrund der Eltern-Kind-Beziehung ist es konzeptionell einfach.
  • Die Datenbanksicherheit wird erzwungen.
  • Effizient mit 1: N Beziehungen.
  • Eine klare Befehls- oder Autoritätskette.
  • Erhöht die Spezialisierung.
  • Hochleistung.
  • Klare Ergebnisse.

Nachteile des hierarchischen Datenbankmodells

  • Wenn die übergeordnete Tabelle und die untergeordnete Tabelle keine Beziehung zueinander haben, ist das Hinzufügen eines neuen Eintrags in die untergeordnete Tabelle schwierig, da ein zusätzlicher Eintrag in die übergeordnete Tabelle eingefügt werden muss.
  • Komplexe Beziehungen werden nicht unterstützt.
  • Redundanz, die zu ungenauen Informationen führt.
  • Strukturänderungen führen zu Änderungen in allen Anwendungsprogrammen.
  • M: N-Beziehung wird nicht unterstützt.
  • Keine Datenmanipulation oder Datendefinitionssprache.
  • Fehlende Standards.
  • Schlechte Flexibilität
  • Kommunikationsbarrieren
  • Organisatorische Uneinigkeit.
  • Starre Struktur

Merkmale des hierarchischen Datenbankmodells:

  • Viele-zu-viele-Beziehungen: Es werden nur 1-zu-viele-Beziehungen unterstützt. Viele zu viele Beziehungen werden nicht unterstützt.
  • Problem beim Löschen: Wenn ein Elternteil gelöscht wird, wird das Kind automatisch gelöscht.
  • Hierarchie der Daten: Daten werden in einer hierarchischen Baumstruktur dargestellt.
  • Eltern-Kind-Beziehung: Jedes Kind kann nur ein Elternteil haben, aber ein Elternteil kann mehr als ein Kind haben.
  • Zeiger: Zeiger werden zum Verknüpfen von Datensätzen verwendet, aus denen hervorgeht, welcher übergeordnete und welcher untergeordnete Datensatz vorhanden ist.
  • Datenträgereingabe und -ausgabe werden minimiert: Übergeordnete und untergeordnete Datensätze werden nahe beieinander auf dem Speichergerät abgelegt oder gespeichert, wodurch die Eingabe und Ausgabe der Festplatte minimiert wird.
  • Schnelle Navigation: Da Eltern und Kind nahe beieinander gespeichert sind, wird die Zugriffszeit verkürzt und die Navigation beschleunigt.
  • Vordefinierte Beziehung: Alle Beziehungen zwischen Stamm-, Eltern- und Kindknoten sind im Datenbankschema vordefiniert.
  • Schwierigkeiten bei der Reorganisation : Die Hierarchie verhindert die Reorganisation von Daten.
  • Redundanz: Eine bis viele Beziehungen erhöhen die Redundanz der Daten, wodurch ungenaue Daten abgerufen werden.

Beispiele

Nehmen wir ein Beispiel von Studenten, die verschiedene Kurse belegen. Ein Kurs kann nur einem einzelnen Schüler zugewiesen werden, ein Schüler kann jedoch so viele Kurse belegen, wie er möchte, und somit einer bis mehreren Beziehungen folgen.

Nun können wir das obige hierarchische Modell wie folgt als relationale Tabellen darstellen:

Schülertabelle:

Kurstabelle:

Auf diese Weise kann das hierarchische Modell in relationalen Tabellen dargestellt werden und auch umgekehrt.

Fazit

In diesem Artikel haben wir das hierarchische Datenbankmodell ausführlich erörtert, in dem die Eltern-Kind-Beziehung dargestellt wird, mit der Daten einfach dargestellt und das Konzept leicht verstanden werden kann. Es wurde hauptsächlich in Zeiten von Großrechnern verwendet, wird jedoch in vielen Bereichen eingesetzt, in denen hohe Leistung und einfache Konzepte die Parameter sind. Das hierarchische Modell ist also für eine bis viele Beziehungen effizient und wird häufig bei der Aufzeichnung von Dateisystemdaten verwendet.

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