Introdução ao modelo hierárquico de banco de dados
O Modelo de Banco de Dados é uma maneira de definir a estrutura ou o design lógico de um banco de dados. Ele informa como os dados são armazenados, acessados e atualizados no DBMS (Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados). Agora discutiremos o Modelo de banco de dados hierárquico em detalhes. Existem muitos modelos de dados para representar dados. Alguns são:
- Modelo Relacional
- Modelo Hierárquico
- Modelo de Rede
- Modelo de Entidade-Relacionamento
Em Relação, os dados do modelo são organizados em tabelas 2D (bidimensionais) em que um relacionamento é mantido por um campo comum em duas tabelas.
No modelo de banco de dados hierárquico, os dados são representados em uma estrutura semelhante a uma árvore. Representa um relacionamento pai-filho com um único pai para cada filho.
O modelo de rede é uma extensão do modelo hierárquico. Nesses dados, é representado na forma de gráficos com mais de um nó pai para um nó filho.
No Modelo de Entidade-Relacionamento, os objetos são divididos em entidades e suas características em seus atributos e, em seguida, o relacionamento é configurado entre diferentes entidades.
Agora discutiremos o Modelo de banco de dados hierárquico em detalhes.
O que é modelo de banco de dados hierárquico
Um modelo hierárquico de banco de dados é um modelo de dados no qual os dados são representados na estrutura em forma de árvore. Nesse modelo, os dados são armazenados na forma de registros que são a coleção de campos. Os registros são conectados por meio de links e o tipo de registro informa qual campo está contido no registro. Cada campo pode conter apenas um valor.
Um modelo hierárquico de banco de dados deve ter apenas um pai para cada nó filho, mas os nós pais podem ter mais de um filho. Vários pais não são permitidos. Essa é a principal diferença entre o modelo de banco de dados hierárquico e de rede. O primeiro nó da árvore é chamado nó raiz. Quando os dados precisam ser recuperados, a árvore inteira é percorrida a partir do nó raiz. Esse modelo representa um para muitos relacionamentos.
Vamos ver um exemplo: vamos assumir que temos um diretório principal que contém outros subdiretórios. Cada subdiretório contém mais arquivos e diretórios. Cada diretório ou arquivo pode estar em apenas um diretório, ou seja, possui apenas um pai.
Aqui A é o diretório principal, ou seja, o nó raiz. B1 e B2 são seus filhos ou subdiretórios. B1 e B2 também têm dois filhos C1, C2 e C2, C3, respectivamente. Eles podem ser diretórios ou outros arquivos. Isso representa um para muitos relacionamentos.
Usos do modelo hierárquico de banco de dados
Um modelo de banco de dados hierárquico foi amplamente utilizado durante a era dos computadores mainframe. Hoje, um modelo hierárquico de banco de dados é usado principalmente para armazenar sistemas de arquivos e informações geográficas. É usado em aplicações em que é necessário alto desempenho, como telecomunicações e bancos. Um banco de dados hierárquico também é usado para o Registro do Windows no sistema operacional Microsoft Windows. É útil quando as duas condições a seguir são atendidas:
- Os dados devem estar em um padrão hierárquico, isto é, o relacionamento pai-filho deve estar presente.
- Os dados em um padrão hierárquico devem ser acessados apenas por um único caminho.
Vantagens do modelo hierárquico de banco de dados
- Os dados podem ser recuperados facilmente devido aos links explícitos presentes entre as estruturas da tabela.
- A integridade referencial é sempre mantida, ou seja, quaisquer alterações feitas na tabela pai são atualizadas automaticamente em uma tabela filha.
- Promove o compartilhamento de dados.
- É conceitualmente simples devido à relação pai-filho.
- A segurança do banco de dados é imposta.
- Eficiente com relacionamentos 1: N.
- Uma cadeia clara de comando ou autoridade.
- Aumenta a especialização.
- Alta performance.
- Resultados claros.
Desvantagens do modelo hierárquico de banco de dados
- Se a tabela pai e a tabela filha não estiverem relacionadas, é difícil adicionar uma nova entrada na tabela filha, porque uma entrada adicional deve ser adicionada na tabela pai.
- Relações complexas não são suportadas.
- Redundância que resulta em informações imprecisas.
- Mudanças na estrutura levam a mudanças em todos os programas aplicativos.
- O relacionamento M: N não é suportado.
- Nenhuma manipulação de dados ou linguagem de definição de dados.
- Falta de padrões.
- Má flexibilidade
- Barreiras de comunicação
- Desunião Organizacional.
- Estrutura rígida
Recursos do modelo de banco de dados hierárquico:
- Muitos para muitos relacionamentos: Ele suporta apenas relacionamentos um para muitos. Muitos para muitos relacionamentos não são suportados.
- Problema na exclusão: se um pai for excluído, o filho será excluído automaticamente.
- Hierarquia de dados: os dados são representados em uma estrutura hierárquica em forma de árvore.
- Relação pai-filho: cada filho pode ter apenas um pai, mas um pai pode ter mais de um filho.
- Ponteiro: os ponteiros são usados para vincular registros que informam qual é o pai e qual é o registro filho.
- A entrada e a saída do disco são minimizadas: os registros pai e filho são colocados ou armazenados próximos um do outro no dispositivo de armazenamento, o que minimiza a entrada e a saída do disco rígido.
- Navegação rápida: como pai e filho são armazenados próximos um do outro, o tempo de acesso é reduzido e a navegação fica mais rápida.
- Relacionamento predefinido: todas as relações entre os nós raiz, pai e filho são predefinidas no esquema do banco de dados.
- Dificuldade de reorganização: a hierarquia impede a reorganização dos dados.
- Redundância: Um para muitos relacionamentos aumenta a redundância nos dados, o que leva à recuperação de dados imprecisos.
Exemplos
Vamos dar um exemplo de estudantes universitários que fazem cursos diferentes. Um curso pode ser atribuído a um único aluno, mas ele pode fazer quantos cursos quiser, portanto, seguindo um para muitos relacionamentos.
Agora podemos representar o modelo hierárquico acima como tabelas relacionais, como mostrado abaixo:
Tabela do aluno:
Tabela do Curso:
Dessa maneira, o modelo hierárquico pode ser representado em tabelas relacionais e vice-versa também pode ser feito.
Conclusão
Neste artigo, discutimos o modelo hierárquico de banco de dados em detalhes, que descreve o relacionamento pai-filho, o que facilita a representação de dados e a compreensão do conceito com facilidade. Foi usado principalmente em tempos de computadores mainframe, mas ainda é usado em muitos campos em que alto desempenho e conceitos fáceis são os parâmetros. Portanto, o modelo hierárquico é eficiente para muitos relacionamentos e é amplamente usado na gravação de dados do sistema de arquivos.
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