Основные теоретические положения

Под иерархией понимается многоуровневое управление, характерное для большинства организаций. Нижние уровни управления отличаются высокой скоростью реакции, быстротой переработки поступивших сигналов. На этом уровне происходит оперативное принятие решения. Например, при поломке инструмента рабочий быстро отключает станок от электросети. С другой стороны, если на этом уровне у сотрудника организации недостаточно полномочий, это может негативно сказаться на обслуживании клиентов. Например, получив жалобу или просьбу клиента, сотрудник не вправе давать ответ самостоятельно, а должен обратиться к менеджеру. Это удлиняет цепочку, и увеличивает время реакции системы на внешний сигнал.

Многоступенчатая схема управления обеспечивает экономичность и устойчивость системы управления. Основной проблемой при создании иерархичных систем управления является определение оптимального числа уровней и количество звеньев в каждом уровне. Критерием оптимальности в этом случае служит степень загруженности информацией каждого звена, скорость и глубина преобразования информации в звене. Главными недостатками в работе иерархичных систем управления являются существенное снижение скорости поступления информации на верхний уровень управления и возрастание вероятности искажения передаваемой информации. Разработка эффективных мер по снижению или исключению данных недостатков должна быть одной из первостепенных задач конструктора системы управления.

Иерархические структуры наиболее подробно описывают положительные и отрицательные черты иерархической модели. Воспринимая окружающий мир, наше сознание в процессе мышления манипулирует иерархическими понятиями. При работе с иерархиями используется "семейная" терминология (родители, внуки, предки, потомки), поскольку семья является самым распространённым примером объектов (в данном случае - людей), объединенных иерархическими отношениями. ("родитель" может иметь множество "детей", но не наоборот), организована в виде иерархического дерева. В то же время, место объекта в иерархическом дереве - не более чем условное обозначение связи с другими объектами. Иерархическая структура всего лишь помогает сохранить, упорядочить и найти объект.

Иерархическая структура представляет совокупность элементов, связанных между собой по определенным правилам. Объекты, связанные иерархическими отношениями, образуют ориентированный граф (перевернутое дерево), вид которого представлен ниже на рис. К основным понятиям иерархической структуры относятся: уровень, элемент (узел), связь. Узел - это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. На схеме иерархического дерева узлы представляются вершинами графа. Каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом, находящимся на более высоком уровне. Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень дерева), не подчиненную никакой другой вершине и находящуюся на самом верхнем (первом) уровне. Зависимые (подчинённые) узлы находятся на втором, третьем и т.д. уровнях. Количество деревьев в базе данных определяется числом корневых записей.

К каждой записи базы данных существует только один (иерархический) путь от корневой записи. Например, как видно из рисунке, для записей С4 путь проходит через записи А и В3. Основными информационными единицами в иерархической модели данных являются сегмент и поле.

Поле данных определяется как наименьшая неделимая единица данных, доступная пользователю.

Для сегмента определяются тип сегмента и экземпляр сегмента. Экземпляр сегмента образуется из конкретных значений полей данных. Тип сегмента - это поименованная совокупность входящих в него типов полей данных. Иерархическая модель данных базируется на графовой форме построения данных, и на концептуальном уровне она является просто частным случаем сетевой модели данных. В иерархической модели данных вершине графа соответствует тип сегмента или просто сегмент, а другим - типы связей предок - потомок. В иерархических структуpax сегмент - потомок должен иметь в точности одного предка. Иерархическая модель представляет собой связный неориентированный гpaф древовидной структуры, объединяющий сегменты. Иерархическая база данных состоит из упорядоченного набора деревьев.

Тип "дерево" является составным. Он включает в себя подтипы ("поддеревья"), каждый из которых, в свою очередь, является типом "дерево". Каждый из типов "дерево" состоит из одного "корневого" типа и упорядоченного набора (возможно пустого) подчиненных типов. Каждый из элементарных типов, включенных в тип "дерево", является простым или составным типом "запись". Простая "запись" состоит из одного типа, например, числового, а составная "запись" объединяет некоторую совокупность типов, например, целое, строку символов и указатель (ссылку).

К достоинствам иерархической модели данных относятся эффективное использование памяти ЭВМ и неплохие показатели времени выполнения основных операций над данными. Иерархическая модель данных удобна для работы с иерархически упорядоченной информацией.

Недостатком иерархической модели является ее громоздкость для обработки информации с достаточно сложными логическими связями, а также сложность понимания для обычного пользователя.