Hierarchiczna baza danych

Czym jest hierarchiczna baza danych?

Hierarchiczna baza danych to model struktury danych oparty na strukturze drzewa, w której każdy rekord (zwany węzłem) ma dokładnie jeden rekord nadrzędny (z wyjątkiem korzenia) i może mieć wiele rekordów podrzędnych. Relacja między danymi przypomina zależność rodzic–dziecko, co czyni ten model szczególnie efektywnym w przypadku danych o jednoznacznie zdefiniowanej strukturze i silnych zależnościach hierarchicznych.

Model hierarchiczny był jednym z pierwszych modeli baz danych, a jego początki sięgają lat 60. XX wieku – znanymi przykładami są systemy IMS od IBM. Obecnie model ten, choć mniej popularny niż relacyjny, nadal znajduje zastosowanie w wielu wyspecjalizowanych zastosowaniach biznesowych oraz technicznych.

Zastosowania hierarchicznej bazy danych

Hierarchiczne bazy danych są szczególnie użyteczne w sytuacjach, w których dane naturalnie układają się w struktury drzewiaste lub wielopoziomowe. Przykłady zastosowań to:

• Systemy ERP i MRP – reprezentacja struktury materiałowej (BOM), zależności produkcyjnych, łańcucha dostaw.
• Zarządzanie produktami – klasyfikacja i katalogowanie produktów w strukturach kategorii i podkategorii.
• Systemy HR – reprezentacja struktury organizacyjnej firmy, zależności między działami, stanowiskami i pracownikami.
• Dane geograficzne – regiony, kraje, województwa, miasta, dzielnice.
• Systemy operacyjne i plikowe – struktury katalogów i plików.

Korzyści z wykorzystania modelu hierarchicznego

• Spójność i logiczna struktura – dane w modelu hierarchicznym są przechowywane w sposób logicznie uporządkowany, co ułatwia ich interpretację i zarządzanie.
• Wydajność odczytu danych – w scenariuszach, gdzie dane są często odczytywane według ustalonych ścieżek, hierarchiczne bazy danych są szybsze niż modele relacyjne.
• Prosta reprezentacja zależności – naturalne odwzorowanie relacji typu rodzic–dziecko pozwala na lepsze zrozumienie danych przez użytkowników biznesowych.
• Łatwość integracji z systemami operacyjnymi i aplikacjami, które używają drzewiastej struktury danych.

Wyzwania związane z hierarchiczną bazą danych

Mimo licznych zalet, model hierarchiczny może być mniej elastyczny w scenariuszach, gdzie dane są silnie powiązane na wiele sposobów (relacje wiele-do-wielu), co wymaga bardziej złożonych mechanizmów przechowywania i zapytań. W takich przypadkach często stosuje się konwersję danych hierarchicznych do modelu relacyjnego lub grafowego.

Hierarchiczne dane a systemy analityczne

W świecie analityki danych coraz częściej konieczne jest przekształcanie danych hierarchicznych w formę, którą można analizować w narzędziach Business Intelligence. Kluczowym aspektem jest tutaj tzw. flattable structure, która umożliwia efektywne tworzenie miar, KPI i agregacji w raportach.

Przykład: Struktura organizacyjna firmy, gdzie każdy pracownik ma przełożonego, może zostać spłaszczona do formatów z identyfikatorem pracownika, działu, stanowiska, poziomu hierarchii – co umożliwia filtrowanie i porównywanie danych w BI.

Podsumowanie

Hierarchiczna baza danych to skuteczny model organizacji danych w scenariuszach wymagających logicznej, drzewiastej struktury. Choć mniej elastyczny niż model relacyjny, oferuje wysoką wydajność, prostotę i spójność tam, gdzie zależności są jednoznaczne.