Hierarchische Datenbank

Hierarchische Datenbank
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Hierarchisches Datenbankmodell

Ein Hierarchisches Datenbankmodell ist das älteste Datenbankmodell, es bildet die reale Welt durch eine hierarchische Baumstruktur ab. Jeder Satz (Record) hat also genau einen Vorgänger, mit Ausnahme genau eines Satzes, nämlich der Wurzel der so entstehenden Baumstruktur.

Die Daten werden in einer Reihe von Datensätzen gespeichert, mit denen verschiedene Felder verknüpft sind. Die Instanzen eines bestimmten Datensatzes werden als Datensatzabbild zusammengefasst. Diese Datensatzabbilder sind vergleichbar mit den Tabellen einer relationalen Datenbank.

Verknüpfungen zwischen den Datensatzabbildern werden in hierarchischen Datenbanken als Eltern-Kind-Beziehungen (Parent-Child Relationships, PCR) realisiert, die in einer Baumstruktur abgebildet werden. Der Nachteil von hierarchischen Datenbanken ist, dass sie nur mit einem solchen Baum umgehen können. Verknüpfungen zwischen verschiedenen Bäumen oder über mehrere Ebenen innerhalb eines Baumes sind nicht möglich.

Mit den beiden Strukturelementen (Record-Typen und PCR-Typen) lassen sich folgende minimale Bedingungen an ein hierarchisches Datenbankmodell stellen:

  • Ein Record-Typ muss das Wurzelelement darstellen, und tritt somit nicht als "Child" in einer PCR-Beziehung auf.
  • Jeder andere Record-Typ tritt genau einmal als "Child" auf
  • Ein Record-Typ, der nicht als "Parent" in einem PCR-Typen auftritt, wird "Blatt" genannt

Durch diese Baumstruktur lassen sich nur 1:1 und 1:n-Beziehungen darstellen (vgl. Grafik). Die vielfach notwendigen n:m-Beziehungen können einerseits über Redundanzen erreicht werden, besser aber über virtuelle Parent-Child-Relationships (VPCR).

Das hierarchische Modell ist im Bereich der Datenbanksysteme heute weitgehend von anderen Datenbankmodellen abgelöst worden.

Die Dateisysteme vieler Betriebssysteme sind näherungsweise hierarchische Datenbanken: Dateien entsprechen Blättern, Verzeichnisse/Ordner entsprechen den Knoten mit Kindern. Die Ähnlichkeit ist unvollständig, weil Verzeichnisse ohne Dateien darin trotzdem keine Blätter (einfache Dateien) sind (real enthalten sie z.B. Verweise auf sich selbst und den übergeordneten Knoten, nämlich mit "." und ".."), und weil die Verwendung von Softlinks oder Hardlinks die Baumstruktur nicht erhält.

Eine Renaissance erlebt die hierarchische Datenspeicherung mit XML. Auch diverse ältere Anwendungen bei Banken und Versicherungen benutzen noch heute hierarchische Datenbanken. Das bekannteste hierarchisch organisierte Datenbanksystem ist IMS/DB der Firma IBM.

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