数据库系统原理--------层次模型

层次模型概述

用树形结构表示实体之间联系的模型叫层次模型。层次模型是最早用于商品数据库管理系统的数据模型。

层次型数据库管理系统是紧随网状数据库模型而出现的。
现实世界中很多事物是按层次组织起来的。层次数据模型的提出，首先是为了模拟这种按层次组织起来的事物。层次数据库也是按记录来存取数据的。
层次数据模型中最基本的数据关系是基本层次关系，它代表两个记录型之间一对多的关系，也叫做双亲子女关系（PCR）。数据库中有且仅有一个记录型无双亲，称为根节点。其他记录型有且仅有一个双亲。在层次模型中从一个节点到其双亲的映射是惟一的，所以对每一个记录型（除根节点外）只需要指出它的双亲，就可以表示出层次模型的整体结构。层次模型是树状的。
最著名最典型的层次数据库系统是于1969由IBM公司的IMS（Information Management System），这是IBM公司研制的最早的大型数据库系统程序产品。从60年代末产生起，如今已经发展到IMSV6，提供群集、N路数据共享、消息队列共享等先进特性的支持。

层次模型的结构

层次模型的表示方法是：树的结点表示实体集（记录的型），结点之间的连线表示相连两实体集之间的关系，这种关系只能是“1一M”的。通常把表示1的实体集放在上方，称为父结点，表示M的实体集放在下方，称为子结点。层次模型的结构特点是：

（1）有且仅有一个根结点。
（2）根结点以外的其它结点有且仅有一个父结点。

因而层次模型只能表示“1一M”关系，而不能直接表示“M—M”关系。在层次模型中，一个结点称为一个记录型，用来描述实体集。每个记录型可以有一个或多个记录值，上层一个记录值对应下层一个或多个记录值，而下层每个记录值只能对应上层一个记录值。例如，系记录型有：计算机系、电信系等记录值。而计算机系的下层记录值有软件、结构、应用等研究室和数据结构、操作系统、数据库等课程，软件研究室下层又有员工和项目记录值，如图所示:

关于层次模型中实体集之间多对多的联系的处理，解决的方法是引入冗余结点。例如，学生和课程之间的多对多的联系，引入学生和课程的冗余结点，转换为两棵树：一棵树的根是学生，子结点是课程，它表现了一个学生可以选多门课程；一棵树的根是课程，子结点是学生，它反映了一门课程可以被多个学生选。
至于冗余结点可以用虚拟结点实现：在冗余结点处仅存放一个指针，指向实际结点。

层次模型的物理存储

层次模型的物理存储有两种实现方法：

顺序法：按照层次顺序把所有的记录邻接存放，即通过物理空间的位置相邻来实现层次顺序。
指针法：各个记录存放时不是按层次顺序，而是用指针按层次顺序把它们链接起来。

层次模型所受的限制

层次模型的树是有序树（层次顺序）。对任一结点的所有子树都规定了先后次序，这一限制隐含了对数据库存取路径的控制。
树中父子结点之间只存在一种联系，因此，对树中的任一结点，只有一条自根结点到达它的路径。 不能直接表示多对多的联系。
树结点中任何记录的属性只能是不可再分的简单数据类型。