Bases de Datos Jerárquicas: Fundamentos, Estructura y Funcionamiento

Todo conjunto de datos, almacenados en gran cantidad, requiere de un sistema de gestión tanto para el almacenamiento como para el acceso de dicha información. Un SGBD (Sistema de Gestión de Base de Datos) es el encargado de esta tarea y lo hace de varias maneras diferentes.

Los SGBD jerárquicos fueron los primeros en aparecer. Una base de datos jerárquica se puede visualizar como una estructura en árbol. Las bases de datos jerárquicas son bastante rígidas; una vez diseñada la base de datos, resulta complejo modificarla y, además, es necesario un conocimiento amplio de la forma en la que se han almacenado los datos para poder acceder a ellos de forma efectiva.

Los SGBD jerárquicos son modelos lógicos basados en registros que se usan para describir datos en los niveles lógicos y de vista. Se llaman así porque la base de datos se estructura en registros de formato fijo de diferentes tipos. En cada tipo de registro se define un número fijo de campos o atributos, y cada campo tiene normalmente una longitud fija. El uso de registros de longitud fija simplifica la implementación en el nivel físico de la base de datos.

Concepto de Modelo y Esquemas en Bases de Datos Jerárquicas

Este tipo de sistema de gestión de base de datos almacena información en una estructura jerárquica que enlaza los registros en forma de estructura de árbol (similar a un árbol visto al revés), donde un nodo padre puede tener varios nodos hijos y así sucesivamente.

El modelo jerárquico no diferencia una vista lógica de una vista física de la base de datos. De manera que las relaciones entre datos se establecen siempre a nivel físico, es decir, mediante referencia a direcciones físicas del medio de almacenamiento (sectores y pistas).

Los datos se almacenan en forma de registros, el equivalente a las tuplas del modelo relacional. Cada registro consta de un conjunto de campos, el equivalente a los atributos del modelo relacional. Un conjunto de registros con los mismos campos se denomina fichero (record type, en inglés), el equivalente a las relaciones del modelo relacional.

Implementación del Modelo Jerárquico

Los elementos base del Modelo Jerárquico son registros lógicos que se unen entre sí mediante punteros para construir un árbol valorado. Como árbol valorado se entiende aquel árbol cuyos nodos son tipos de registros lógicos y a la vez están valorados.

Un árbol valorado tiene una estructura puramente de árboles n-arios y mantiene las estructuras y limitaciones de estos: un conjunto de registros y enlaces donde existe una única raíz (distinguida por ser el único que no recibe ninguna flecha), desde la que se desprenden los demás registros. Como enlaces se representan los punteros (apuntadores a direcciones físicas) que apuntan a registros que contienen información relacionada jerárquicamente entre sí.

Los enlaces son asociaciones entre exactamente dos registros. Cada registro padre puede tener muchos hijos y cada hijo puede tener un solo padre. No hay enlaces entre hermanos (entendiendo por hermanos dos registros hijos de un mismo padre, aunque hay otros tipos de implementación que sí los permiten).