層次模型
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層次模型（Hierarchical Model）
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用樹形結構表示實體之間聯繫的模型叫層次模型。層次模型是最早用於商品資料庫管理系統的數據模型。
層次型資料庫管理系統是緊隨網狀資料庫模型而出現的。現實世界中很多事物是按層次組織起來的。層次數據模型的提出，首先是為了模擬這種按層次組織起來的事物。層次資料庫也是按記錄來存取數據的。層次數據模型中最基本的數據關係是基本層次關係，它代表兩個記錄型之間一對多的關係，也叫做雙親子女關係（PCR）。資料庫中有且僅有一個記錄型無雙親，稱為根節點。其他記錄型有且僅有一個雙親。在層次模型中從一個節點到其雙親的映射是惟一的，所以對每一個記錄型（除根節點外）只需要指出它的雙親，就可以表示出層次模型的整體結構。層次模型是樹狀的。 最著名最典型的層次資料庫系統是於1969由IBM公司的IMS（Information Management System），這是IBM公司研製的最早的大型資料庫系統程式產品。從60年代末產生起，如今已經發展到IMSV6，提供群集、N路數據共用、消息隊列共用等先進特性的支持。
層次模型的表示方法是：樹的結點表示實體集（記錄的型），結點之間的連線表示相連兩實體集之間的關係，這種關係只能是“1一M”的。通常把表示1的實體集放在上方，稱為父結點，表示M的實體集放在下方，稱為子結點。層次模型的結構特點是：
- （1） 有且僅有一個根結點。
- （2） 根結點以外的其它結點有且僅有一個父結點。
因而層次模型只能表示“1一M”關係，而不能直接表示“M—M”關係。在層次模型中，一個結點稱為一個記錄型，用來描述實體集。每個記錄型可以有一個或多個記錄值，上層一個記錄值對應下層一個或多個記錄值，而下層每個記錄值只能對應上層一個記錄值。例如，系記錄型有：電腦系、電信系等記錄值。而電腦系的下層記錄值有軟體、結構、應用等研究室和數據結構、操作系統、資料庫等課程，軟體研究室下層又有員工和項目記錄值，如圖所示:
關於層次模型中實體集之間多對多的聯繫的處理，解決的方法是引入冗餘結點。例如，學生和課程之間的多對多的聯繫，引入學生和課程的冗餘結點，轉換為兩棵樹：一棵樹的根是學生，子結點是課程，它表現了一個學生可以選多門課程；一棵樹的根是課程，子結點是學生，它反映了一門課程可以被多個學生選。至於冗餘結點可以用虛擬結點實現：在冗餘結點處僅存放一個指針，指向實際結點。
層次模型的物理存儲有兩種實現方法：
- 順序法：按照層次順序把所有的記錄鄰接存放，即通過物理空間的位置相鄰來實現層次順序。
- 指針法：各個記錄存放時不是按層次順序，而是用指針按層次順序把它們鏈接起來。
- 層次模型的樹是有序樹（層次順序）。對任一結點的所有子樹都規定了先後次序，這一限制隱含了對資料庫存取路徑的控制。
- 樹中父子結點之間只存在一種聯繫，因此，對樹中的任一結點，只有一條自根結點到達它的路徑。
- 不能直接表示多對多的聯繫。
- 樹結點中任何記錄的屬性只能是不可再分的簡單數據類型。
