BD_Jerarquica

Universidad de Los Lagos
Campus: Santiago
Carrera: Ingeniería (E) en Informática
para Técnicos
Dirección: Republica 517
Teléfono: (02) 6753000
Base de Datos Jerárquica.
Ramo : Base de Datos.
Profesor : Héctor Schulz Pérez
Integrantes : Mauricio González Naguil
Carlos Vera Rodríguez
Juan Carlos Ulloa Gómez
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Índice
Introducción
3
Desarrollo del tema
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Modelos de bases de datos
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Modelo de base de datos jerárquica
4
Breve reseña histórica
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Funcionamiento
Figura N°2 Estructura de una base de datos jerárquica
Limitaciones del modelo jerárquico
Características de la estructura jerárquica
6-7-8-9
9
10
11-12-13
Cuadro comparativo de los modelos de datos
14-15
Opinión Personal
16-17
Conclusión
18-19
Fuentes de Información
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Introducción
Entre los primeros modelos de datos que surgieron en los SGBD comerciales se
encuentran las estructuras en árbol, propias de los productos jerárquicos.
Los árboles, como instrumentos para la representación de estructuras de datos,
presentan problemas por su poca flexibilidad, lo que da origen a una falta de
adaptación a muchas organizaciones reales.
No se ha llegado a una formalización matemática del modelo y de sus lenguajes, como
ha ocurrido en el caso del relacional; ni tampoco se ha intentado su estandarización, a
pesar de lo cual los productos jerárquicos consiguieron en su momento altas cuotas
de mercado, aunque la actual difusión de la tecnología relacional los han llevado a
convertirse en sistemas superados, lo cual no quiere decir que no persistan todavía
importantes aplicaciones soportadas en estos productos que continúan trabajando,
por su eficiente respuesta, a satisfacción de sus usuarios, en tanto que las aplicaciones
desarrolladas sobre ellos se mantengan sin cambios.
IMS es un producto de software de IBM considerado el primer sistema de base de
datos jerárquico. Los productos basados en este tipo de modelos han perdido las altas
cuotas de mercado de las que disfrutaban hace una década y se consideran sistemas
muy superados por la tecnología relacional, sin embargo aún persisten muchas
aplicaciones basadas en este modelo.
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Desarrollo del Tema
Modelos de bases de datos
Además de diferenciar las bases de datos de acuerdo a su función, también se pueden
diferencias de acuerdo a cómo modelan los datos.
¿Qué es un modelo de datos? Esencialmente un modelo de datos es una “descripción”
de un contenedor y una metodología para almacenar y recuperar datos de ese
contenedor. Los modelos de datos son abstracciones que consisten en conceptos y
algoritmos matemáticos. El análisis y diseño de los modelos de datos han sido la piedra
angular en la evolución de las bases de datos. Conforme han avanzado los modelos de
datos, así lo ha hecho la eficiencia en las bases de datos.
Antes de 1980, los modelos de base de datos más ampliamente usados eran los
sistemas en red y jerárquicos.
Modelo de base de datos jerárquica
Una base de datos jerárquica es un tipo de sistema de gestión de bases de datos que,
como su nombre indica, almacenan la información en una estructura jerárquica que
enlaza los registros en forma de estructura de árbol (similar a un árbol visto al revés),
en donde un nodo padre de información puede tener varios nodos hijo.
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Breve reseña histórica
Las bases de datos jerárquicas fueron concebidas en los años 1960. La primera
implementación de este metamodelo fue IMS (Information Management System). Se
trata de un diseño de IBM y otros colaboradores en 1966 para el Programa Apollo de la
NASA. IMS aún se encuentra activo. El sector de la banca y las Administraciones
Públicas adoptaron rápidamente esta tecnología, sin la cual, no hubiese sido posible el
grado de automatización que tienen hoy día. Estos sectores eran los únicos con
capacidad económica suficiente para adquirir los enormes mainframe para la
automatización de bases de datos, única solución posible en la época.
Poco después, en 1970, E. F. Codd propuso el modelo relacional. Las ventajas de este
modelo y su enfoque matemático centraron los esfuerzos de la industria dando lugar a
los sistemas gestores de bases de datos relacionales. Estos últimos han reemplazado a
las bases de datos jerárquicas hoy día, pero no completamente. La mayoría de las
antiguas bases de datos jerárquicas de bancos y Administraciones Públicas aún siguen
en actividad. Esto se debe a que el rendimiento de las bases de datos jerárquicas sigue
sin ser superado por las bases de datos relacionales. Además estos sectores sufren un
gran volumen de transacciones. Obsérvese, por ejemplo, la cantidad de apuntes
contables que requiere una red de cajeros automáticos en un solo día.
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Funcionamiento
A diferencia del modelo relacional, 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 la forma de registros, el equivalente a las filas del modelo
relacional. Cada registro consta de un conjunto de campos, el equivalente a las
columnas del modelo relacional. Un conjunto de registros con los mismos campos se
denomina fichero (record type, en inglés), el equivalente a las tablas del modelo
relacional.
El modelo jerárquico facilita relaciones padre-hijo, es decir, relaciones 1 a N (de uno a
varios) del modelo relacional. Pero a diferencia de éste último, las relaciones son
unidireccionales. En justicia, dichas relaciones son hijo-padre, pero no padre-hijo. Por
ejemplo, el registro de un empleado (nodo hijo) puede relacionarse con el registro de
su departamento (nodo padre), pero no al contrario. Esto implica que solamente se
puede consultar la base de datos desde los nodos hoja hacia el nodo raíz. La consulta
en el sentido contrario requiere una búsqueda secuencial por todos los registros de la
base de datos (por ejemplo, para consultar todos los empleados de un departamento).
En las bases de datos jerárquicas no existen índices que faciliten esta tarea.
Obsérvese que, a priori, no existen relaciones N a N (de muchos a muchos) en el
modelo jerárquico. Salvo que se simulen mediante varias relaciones 1 a N. No
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obstante, esto puede provocar problemas de inconsistencia, ya que el gestor de base
de datos no controla estas relaciones.
Como ya se ha mencionado, las relaciones se establecen mediante punteros entre
registros. Es decir, un registro hijo contiene la dirección física en el medio de
almacenamiento de su registro padre. Esto tiene una ventaja fundamental sobre las
bases de datos relacionales: el rendimiento. El acceso de un registro a otro es
prácticamente inmediato sin necesidad de consultar tablas de correspondencia.
Las relaciones jerárquicas entre diferentes tipos de datos pueden hacer que sea muy
sencillo responder a determinadas preguntas, pero muy difícil el contestar a otras.
Los datos en este tipo de base de datos, se estructuran jerárquicamente y su diagrama
es el de un árbol invertido. Una tabla actúa como la “raíz” del árbol invertido y otras
tablas actúan como “ramas” que brotan de la raíz.
Si se considera una base de datos representando una relación cliente-cuenta en un
sistema bancario. Se tienen dos tipos de registros cliente y cuenta. Se puede definir un
registro cliente con una notación similar a la de Pascal:
type cliente record
cliente_nombre: string;
cliente_calle: string;
cliente_ciudad: string;
end
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El registro tipo cuenta se puede definir como
type cuenta record
cuenta_número: string;
cuenta_saldo: integer;
end
La figura N°1: muestra el diagrama de la estructura de una base de datos jerárquica.
Una relación en una base de datos jerárquica está representada por el término
padre/hijo. En este tipo de relación una tabla padre puede estar asociada con una o
más tablas hijo, pero una tabla hijo sólo puede estar asociada con una tabla padre.
Estas tablas están explícitamente enlazadas vía apuntadores o por un arreglo físico de
registros dentro de las tablas. En este modelo un usuario accede a los datos
empezando por la tabla raíz y recorriendo el árbol hasta el dato buscado. Ésta método
de acceso requiere que el usuario esté muy familiarizado con la estructura de la base
de datos.
Una ventaja de esta base de datos es que el un usuario puede recuperar datos muy
rápidamente debido a que hay enlaces explícitos entre las tablas. Otra ventaja es que
la integridad referencial está automáticamente reforzada, esto asegura que un registro
en una tabla hijo debe estar enlazado a un registro existente en una tabla padre, y que
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un registro que se elimine en una tabla padre causará que todos los registros asociados
en la(s) tabla(s) hijo(s) también será(n) eliminado(s).
Figura N°2: Estructura de una base de datos jerárquica
Este tipo de base de datos no soporta relaciones complejas por lo que existen con
frecuencia problemas de datos redundantes. La redundancia ocurre debido a que la
base de datos tipo jerárquico maneja las relaciones uno a muchos bien, pero no así las
relaciones muchos a muchos. Esto es porque un hijo sólo puede tener un padre, sin
embargo, en muchos casos se requerirá tener un hijo relacionado a más de un padre.
Por ejemplo si una cuenta bancaria puede ser usada por más de un cliente, hay que
replicar el registro de la cuenta para cada cliente que la utilice. No se puede modelar
directamente esta relación en la base de datos jerárquica.
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Limitaciones del modelo jerárquico
A continuación se mencionan los problemas típicos de las bases de datos jerárquicas y
que no existen en las bases de datos relacionales. Todos estos problemas derivan del
hecho de que el sistema gestor de base de datos no implementa ningún control sobre
los propios datos, sino que queda en manos de las aplicaciones garantizar que se
cumplen las condiciones invariantes que se requieran (por ejemplo, evitar la duplicidad
de registros). Dado que todas las aplicaciones están sujetas a errores y fallos, esto es
imposible en la práctica. Además dichas condiciones suelen romperse ex profeso por
motivos operativos (generalmente, ajustes debidos a cambios en el negocio) sin
evaluarse sus consecuencias.
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CARACTERÍSTICAS DE LA ESTRUCTURA JERÁRQUICA
Una base de datos jerárquica consiste en una colección de segmentos (registro) que se
conectan entre sí por medio de enlaces. Cada segmento es una colección de campos
(atributos), que contienen un solo valor cada uno de ellos. Un enlace es una asociación
o unión entre dos segmentos exclusivamente.
Las características principales de implementar este modelo son:
 Globalización de la información: permite a los diferentes usuarios considerar la
información como un recurso corporativo que carece de dueños específicos.
 Eliminación de información inconsistente: si existen dos o más archivos con la
misma información, los cambios que se hagan a éstos deberán hacerse a todas
las copias del archivo de facturas.
 Permite compartir información
 Permite mantener la integridad en la información: la integridad de la
información es una de sus cualidades altamente deseable y tiene por objetivo
que sólo se almacena la información correcta.
 Independencia de datos: el concepto de independencia de datos es quizás el
que más ha ayudado a la rápida proliferación del desarrollo de Sistemas de
Bases de Datos.
En este tipo de modelos la organización se establece en forma de árbol, donde la raíz
es un nodo ficticio. Así tenemos que, una base de datos jerárquica es una colección de
árboles.
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El contenido de un registro específico puede repetirse en varios sitios (en el mismo
árbol o en varios árboles).
Los Segmentos se clasifican en tres tipos:
1) Padre: ES aquel que tiene descendientes (hijos) todos localizados al mismo nivel.
2) Hijo: ES aquel que depende de un segmento anterior, todos los hijos del mismo
padre tendrán que estar localizados en el mismo nivel.
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3) Segmento Raíz: Es el único segmento que no tiene padre, es el antecesor de todos, y
es el segmento de mayor nivel, es decir esta en el nivel superior del Árbol.
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CUADRO COMPARATIVO DE LOS MODELOS DE DATO:
MODELO JERÁRQUICO
 Fueron los primeros en aparecer.
 Se puede visualizar como una estructura en árbol.
 Son bastante rígidas. Una vez diseñada la base de datos, es complejo cambiarla
y, además, es necesario un conocimiento amplio de la forma en la que se han
almacenado los datos para poder recuperarlos de forma efectiva.
 Dominaron el mercado en sus comienzos
 Han ido decayendo y actualmente no se encuentran en el mercado.
MODELO DE RED
 Fueron una evolución del modelo jerárquico.
 Cada uno de los registros están enlazados entre sí, pero no necesariamente
siguiendo una estructura en árbol.
 Elimina parte de las rigideces del modelo jerárquico, pero aumenta la
complejidad para modificar la estructura de la base de datos.
 A pesar de su buen rendimiento, el número de instalaciones ha sido pequeño y,
hoy en día, no se encuentran en el mercado.
 Sin embargo, aún quedan instalaciones de este modelo, que responden con
gran eficiencia y plena satisfacción de sus usuarios.
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MODELO RELACIONAL
 Fue el último en aparecer.
 Los datos se representan como un conjunto de tablas bidimensionales
compuestas de filas y columnas. Cada fila representa una relación entre un
conjunto de valores y está identificada por una clave única.
 Son muy flexibles y de fácil manejo
 Un factor decisivo en la implantación de los SGBDs relacionales, ha sido el
lenguaje SQL (Structured Query Language) para la interrogación y el manejo de
datos del modelo relacional.
 Es el modelo dominante en la actualidad.
 Se encuentra actualmente en el mercado.
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Opinión Personal
Juan Carlos Ulloa Gómez
Según lo documentado puedo señalar que la actual difusión de la tecnología relacional
ha llevado a las base de datos de tipo jerárquicos a convertirse en sistemas superados,
lo cual no quiere decir que no persistan todavía importantes aplicaciones soportadas
en estos productos que están trabajando, por su eficiente respuesta e historia de
satisfacción con el usuario.
Por el contrario, una de las principales limitaciones de este modelo es su incapacidad
de representar eficientemente la redundancia de datos, ya que la poca flexibilidad de
este modelo obliga a la introducción de redundancias cuando es preciso instrumentar,
mediante el modelo jerárquico, situaciones del mundo real que no responden
necesariamente a una jerarquía.
Otra limitación importante del modelo jerárquico es no estar preparado para
representar interrelaciones N:M, como la existente por ejemplo entre profesores y
alumnos.
Carlos Vera Rodríguez
Es muy importante señalar la importancia que tuvo la creación e implementación de
este tipo de modelo ya hace bastante tiempo, aunque haya sido reemplazado pero
eso no significa que ya no sirvan y que no existan al contrario ya que aun están en
funcionamiento en bancos y administraciones públicas gracias a su buen rendimiento.
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Mauricio González Naguil
Mi opinión personal se basa, en que este tipo de modelo de dato fue fundamental para
el inicio de las nuevas tecnologías de base de datos, dominaron el mercado en sus
inicios.
Ya que fueron los primeros en aparecer. Fueron rígidos, había que tener un amplio
conocimiento de la forma que se almacenaban los datos, para después poder
recuperarlos de forma efectiva. Y aun más complejo poder cambiarlos.
Este tipo de modelo jerárquico al tener un modelo de tipo árbol, funciona muy bien en
sistemas que se relacionan en forma que 1 es N, en pocas palabras está limitado.
Con el paso del tiempo y el desarrollo d la tecnología este modelo ha ido decayendo y
actualmente no se encuentra en el mercado.
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Conclusión
Las bases de datos jerárquicas pierden simplicidad a medida que el factor “volumen de
la información” va tomando magnitud de cantidad. El Modelo jerárquico es una simple
versión de una base de datos con formato de árbol n-ario, sirve y funciona muy bien en
sistemas que en el mundo real sólo poseen entidades que no se relacionan de otra
forma que 1 a N, es decir que éste tipo de sistemas están seriamente limitados en
cuanto a su adaptación natural mediante las diferentes inclinaciones que deberían
tener sus componentes. Este no es el objetivo de una base de datos (Limitar un
sistema en cuanto su adaptación con el medio), es por eso que éste tipo de modelo no
es conveniente para “modelar” un sistema de grandes volúmenes de información que
además se encuentran en una muy estrecha relación con el medio en que se
desenvuelven.
El Modelo jerárquico falla en su concepto principal de enfoque, esto es, ver a la base
de datos como una colección de datos relacionados por una “jerarquía” cuando en
realidad la base de datos es una colección de datos relacionados con otros datos por
medio de relaciones de dependencias e independencias existentes de acuerdo a su
funcionalidad respecto de otros datos.
En el futuro la mayoría de las organizaciones cambiarán la forma convencional de
manejo de la información a la arquitectura de base de datos a las ventajas derivadas
de su uso. El uso de las bases de datos distribuidas se incrementará de manera
considerable en la medida en que la tecnología de comunicación de datos brinde más
facilidades para ello. El uso de bases de datos facilitará y soportará en gran medida a
los Sistemas de Información para la Toma de Decisiones.
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A pesar de que los avances en el campo de los SGBDs han sido muy grandes y de que
los SGBDs actuales proporcionan un rendimiento muy elevado, aún están lejos de
satisfacer todas las demandas de las aplicaciones más avanzadas. Siguen existiendo
hoy en día numerosas áreas científicas e industriales, en las que los SGBDs relacionales
están escasamente introducidos. Muchos de estos campos exigen la manipulación de
nuevos tipos de información o suponen unos volúmenes de datos de difícil manejo por
los sistemas actuales.
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Fuentes de Información:

http://wikidigitalipn.wikispaces.com/tecnologia

http://es.wikipedia.org/wiki/Base_de_datos_jer%C3%A1rquica

http://es.scribd.com/doc/55253332/Luas-lahan-sawah
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