نموذج قاعدة البيانات الهرمي

نموذج قاعدة البيانات الهرمي هو نموذج بيانات تُنظَّم فيه البيانات في بنية شجرية . تُخزَّن البيانات على شكل سجلات ، وهي عبارة عن مجموعة من حقل واحد أو أكثر . يحتوي كل حقل على قيمة واحدة، وتُحدِّد مجموعة الحقول في السجل نوعه . أحد أنواع الحقول هو الرابط ، الذي يربط سجلًا معينًا بالسجلات المرتبطة به. باستخدام الروابط، ترتبط السجلات ببعضها البعض، مُشكِّلةً شجرة. مثال على ذلك سجل "العميل" الذي يحتوي على روابط إلى "طلبات" ذلك العميل، والتي بدورها ترتبط بـ "بنود الطلب".

يفرض نموذج قاعدة البيانات الهرمي أن يكون لكل سجل فرعي سجل أب واحد فقط، بينما يمكن أن يكون لكل سجل أب صفر أو أكثر من السجلات الفرعية. أما نموذج الشبكة، فيوسع النموذج الهرمي بالسماح بوجود عدة سجلات أب وفروع. ولاسترجاع البيانات من هذه القواعد، يجب اجتياز الشجرة بأكملها بدءًا من العقدة الجذرية. وقد كان كلا النموذجين مناسبين تمامًا للبيانات التي كانت تُخزن عادةً على أشرطة التخزين ، والتي كانت تتطلب تحريك الشريط من طرف إلى آخر لاسترجاع البيانات.

عندما ظهر نموذج قواعد البيانات العلائقية ، كان أحد الانتقادات الموجهة لنماذج قواعد البيانات الهرمية هو اعتمادها الوثيق على التنفيذ الخاص بالتطبيق. وقد ساهم هذا القيد، إلى جانب سهولة استخدام النموذج العلائقي، في انتشار قواعد البيانات العلائقية، على الرغم من أدائها الأقل في البداية مقارنةً بنماذج الشبكات والهرمية الموجودة آنذاك. ^{[ 1 ]}

طُوِّرت البنية الهرمية بواسطة شركة IBM في ستينيات القرن الماضي، واستُخدمت في أنظمة إدارة قواعد البيانات المركزية المبكرة . تُشكِّل علاقات السجلات نموذجًا شجريًا. هذه البنية بسيطة ولكنها غير مرنة لأن العلاقة تقتصر على علاقة واحد إلى متعدد. يُعد نظام إدارة المعلومات من IBM (IMS) و RDM Mobile مثالين على نظام قاعدة بيانات هرمي ذي تسلسلات هرمية متعددة لنفس البيانات.

فقد نموذج البيانات الهرمي شعبيته مع تحول نموذج كود العلائقي إلى المعيار الفعلي المستخدم في جميع أنظمة إدارة قواعد البيانات الشائعة تقريبًا. نُوقشت لأول مرة في منشور عام 1992 ^{[ 2 ]} إمكانية تطبيق نموذج هرمي في قاعدة بيانات علائقية (انظر أيضًا نموذج المجموعة المتداخلة ). عادت مخططات تنظيم البيانات الهرمية للظهور مع ظهور لغة XML في أواخر التسعينيات ^{[ 3 ]} (انظر أيضًا قاعدة بيانات XML ). يُستخدم الهيكل الهرمي اليوم بشكل أساسي لتخزين المعلومات الجغرافية وأنظمة الملفات.

لا تزال قواعد البيانات الهرمية مستخدمة على نطاق واسع، لا سيما في التطبيقات التي تتطلب أداءً عاليًا وتوافرًا مستمرًا، مثل الخدمات المصرفية والرعاية الصحية والاتصالات. ومن أكثر قواعد البيانات الهرمية التجارية استخدامًا قاعدة بيانات IMS. ^{[ 4 ]} ومن الأمثلة الأخرى على استخدام قواعد البيانات الهرمية سجل نظام التشغيل ويندوز في أنظمة تشغيل مايكروسوفت ويندوز . ^{[ 5 ]}

يمكن للمؤسسة تخزين معلومات الموظفين في جدول يحتوي على سمات/أعمدة مثل رقم الموظف، والاسم الأول، واسم العائلة، ورقم القسم. توفر المؤسسة لكل موظف أجهزة حاسوب حسب الحاجة، ولكن لا يُسمح باستخدام هذه الأجهزة إلا للموظف المُخصصة له. يمكن للمؤسسة تخزين معلومات أجهزة الحاسوب في جدول منفصل يتضمن الرقم التسلسلي لكل قطعة، ونوعها، والموظف الذي يستخدمها. قد تبدو الجداول كالتالي:

في هذا النموذج، employeeيُمثل جدول البيانات الجزء "الأب" من التسلسل الهرمي، بينما computerيُمثل الجدول الجزء "الفرعي" منه. وعلى عكس هياكل الأشجار الشائعة في خوارزميات برامج الحاسوب، في هذا النموذج، تشير الفروع إلى الآباء. وكما هو موضح، قد يمتلك كل موظف عدة أجهزة حاسوب، ولكن لكل جهاز منها مالك واحد فقط من الموظفين.

ضع في اعتبارك البنية التالية:

في هذا السياق، يكون نوع بيانات "الفرع" مطابقًا لنوع بيانات "الأصل". يُمثل عمود "المسؤولون" التسلسل الهرمي الذي يُشير إلى أن الموظف رقم 10 هو رئيس الموظف رقم 20، وأن كلًا من الموظفين رقم 30 و40 يتبعان للموظف رقم 20. في قواعد البيانات العلائقية، يُعد عمود "المسؤولون" مفتاحًا خارجيًا يُشير إلى عمود "رقم الموظف". لو كان نوع بيانات "الفرع" مختلفًا، لكان موجودًا في جدول منفصل، ولكن سيظل هناك مفتاح خارجي يُشير إلى عمود "رقم الموظف" في جدول الموظفين.

يُعرف هذا النموذج البسيط باسم نموذج قائمة التجاور، وقد قدّمه الدكتور إدغار ف. كود بعد ظهور انتقادات أولية مفادها أن النموذج العلائقي لا يستطيع تمثيل البيانات الهرمية. مع ذلك، فإن هذا النموذج ليس سوى حالة خاصة من قائمة التجاور العامة للرسم البياني.

• بنية الشجرة
• الاستعلام الهرمي
• التجميع الهرمي

• روابط ترولز بالبيانات الهرمية في أنظمة إدارة قواعد البيانات العلائقية
• إدارة البيانات الهرمية في MySQL (هذه الصفحة مأخوذة من archive.org حيث تمت إزالة الصفحة من MySQL.com)
• البيانات الهرمية في MySQL: الآباء والأبناء في استعلام واحد
• إنشاء مخطط هرمي من قاعدة بيانات هرمية