深入解析层次模型数据库：从基础结构到实际应用
1. 层次模型概述
层次模型可追溯到20世纪60年代，与网络模型同期。当时，北美航空和IBM为阿波罗登月项目开发了信息管理系统（IMS），它是早期的大型数据库管理系统之一。后来，IMS成为市场上占主导地位的层次数据库管理系统，并且多年来一直是使用最广泛的数据库管理系统，至今仍有许多遗留数据库通过IMS进行管理。
2. 层次数据结构
层次数据库使用的结构对熟悉层次文件结构的计算机用户来说并不陌生。它以树作为基本数据结构，但相较于关系模型，灵活性和易理解性稍逊一筹。树是一种有向图，由节点层次结构组成，最高层只有一个节点，即根节点。
树可以以平面形式存储，通过前序遍历（preorder traversal）方法读取和遍历所有节点。前序遍历规则如下：
1. 若节点未被读取，则读取该节点。
2. 否则，读取最左侧未被读取的子节点。
3. 若没有可读取的子节点，则返回父节点并重复上述过程。
在层次数据库模型中，一个数据库由单个类型树的实例集合组成，树不一定是二叉树或平衡树。每个节点或段包含一个或多个表示描述实体属性的数据字段或项。整个树可以描述单个实体，也可以使用树内的不同段来表示不同但相关的实体。
以大学数据库为例，在一种结构中，选择“FACULTY”作为根节点，包含“FACID”“FACNAME”“DEPT”和“RANK”等字段。“CLASS”作为“FACULTY”的子节点，显示了每个“FACULTY”记录与其关联的“CLASS”记录之间的一对多关系。“STUDENT”作为“CLASS”的子节点，添加了“GRADE”字段。这种结构通过物理放置记录或模拟这种放置的指针来表示关系，而不是通过数据本身。
在树的实例中，子节点可以出现零次、一次或多次。同一父段实例内的多个相同类型子节点称为“孪生节点”，不同类型但有相同父段实例的段称为“兄弟节点”。如果某个特定段在实例中不出现，则其所有依赖段也不能出现。
每个类型的段都被分配一个唯一的类型代码，由树结构的前序遍历确定。例如，在图C.1的结构中，“FACULTY”类型代码为1，“CLASS”为2，“STUDENT”为3。
不同的树结构会影响查询的难易程度。以大学数据库为例，当以“FACULTY”为根节点时，回答“查找教授X所授所有课程的信息”和“查找教授X课程中所有学生的信息”相对容易，但回答“查找学生Y的信息”则非常困难，因为需要顺序搜索以找到教授Y所在班级的“FACULTY”记录，且学生信息在每个班级中重复存储，会浪费空间并引发一致性问题。而当以“STUDENT”为根节点时，情况则相反。
3. IMS架构
IMS使用层次模型，但通过逻辑关系的使用，允许一种比严格层次结构更灵活的结构。它使用名为DL/1（数据语言1）的子语言。
在概念层面，一个IMS环境可以有多个物理数据库，每个物理数据库是物理数据库记录的集合，所有记录都是单个树结构的实例。每个物理数据库记录由严格按顺序排列的段实例层次结构组成，物理表示可以是平面形式或通过指针模拟。对于每个物理数据库，都要编写一个完整的定义，即DBD（数据库描述），并以对象形式存储供IMS使用，物理DBD必须遵循树的所有限制，特别是任何节点不能有多个父节点。
由于严格的限制，IMS后来进行了修改，允许逻辑数据库。逻辑数据库介于概念层和外部层之间，可以是单个物理数据库的子集，也可以由两个物理数据库的段组合而成。逻辑数据库本身不以常规层次形式存储，而是通过指针从底层物理数据库创建其结构。选择用于逻辑数据库的段有一些限制，每个逻辑数据库都必须有自己的DBD。
在外部层，每个用户对数据库有一个视图，即程序规范块（PSB），由一个或多个程序通信块（PCB）组成，每个PCB为特定程序定义一个外部模式。PCB必须包含其所基于的DBD（物理或逻辑）的名称，实际上是DBD的一个子集或小的重组。在物理层，每个物理数据库存储在一组物理数据集中，IMS提供了多种使用操作系统基本访问方法的访问方法。
4. IMS物理数据库
IMS物理数据库是物理段的层次排列，每个段由一组字段组成。数据库记录的结构由树结构的图表确定，该图表固定了类型代码。每个物理数据库记录从根节点（类型代码为1）开始，同类型段的顺序由“字段序列”字段确定，可将其视为一个键（可能不唯一）。
例如，在图C.1的树结构中，“FACULTY”使用“FACID”作为字段序列，“CLASS”使用“CNO”，“STUDENT”使用“STUID”。整个数据库按类型代码和字段序列值的组合排序。对于任何段，可以定义层次序列键值，即该段的类型代码和字段序列值，前面依次是其父节点的类型代码和字段序列值，一直追溯到根节点。例如，对于学生“Burns”，其层次序列键值为“1 F110 2 MTH103C 3 S1010”。
与层次序列键值相关的概念是完全连接键，对于任何段，完全连接键是该段的字段序列值，前面依次是其父节点的字段序列值，直到根节点。例如，学生“Burns”的完全连接键为“F110 MTH103C S1010”。物理数据库按层次序列键值排序存储，可以是物理顺序或通过指针等技术创建该顺序。
5. IMS逻辑数据库
考虑一个存储部门（dept）、员工（employee）和项目（project）信息的数据库。部门与员工、项目与员工之间存在父子关系，员工有多种技能（skill），项目有多项支出（expenditures）。最初，这些数据可能用两棵树表示，但会导致员工记录重复存储，浪费空间并可能导致数据不一致。
IMS允许用指针替换一棵树中物理段“EMP”到另一棵树中对应段“EMP”的引用。例如，将“EMP”记录留在“DEPT”树中，用指针替换“PROJECT”树中的“EMP”记录。这样就有了两个物理数据库：“DEPT - EMP - SKILL”和“PROJECT - EXPEND”，以及一个逻辑数据库“PROJ - EMP - SKILL - EXPEND”。在逻辑数据库中，“PROJ”是逻辑父节点，“EMP”是逻辑子节点，这意味着“EMP”有两个父节点：物理父节点“DEPT”和逻辑父节点“PROJ”。
使用物理数据库的程序有引用相应物理DBD的PCB，使用逻辑数据库的程序有基于逻辑DBD的PCB。逻辑数据库有以下严格规则：
- 逻辑数据库的根必须是物理数据库的根。
- 一个段不能既是逻辑子节点又是逻辑父节点。
- 物理树结构中的任何类型段及其所有依赖项都可以从逻辑结构中省略。
- 段内的字段可以省略或重新排序。
- 在包含逻辑父节点的物理DBD中，段描述必须在描述任何字段之前命名逻辑子节点及其所在的物理DBD。
- 在包含逻辑子节点的物理DBD中，必须命名物理父节点和逻辑父节点。
- 逻辑子节点段可以包含“交集数据”，即功能上依赖于其物理和逻辑父节点组合的信息。
6. 控制块
IMS数据库的定义通过控制块实现，包括物理DBD、逻辑DBD和程序通信块（PCB）。这些描述使用特定格式编写，编译并以对象形式存储供IMS控制程序使用。
6.1 物理DBD
对于每个物理数据库，物理DBD提供树结构的完整描述。例如，对于“FACULTY - CLASS - STUDENT”数据库的简化DBD，每个段都有名称、父节点以及字段信息，包括字段长度、位置和类型（可选）。允许的类型有“C”（字符）、“P”（压缩十进制）和“X”（十六进制），默认类型为“C”。段在DBD中的顺序由树结构的前序遍历确定，每个段通常有一个“字段序列”字段，用于确定孪生节点的顺序。DBD的前两行还标识了要使用的访问方法（如HSAM、HISAM、HDAM或HIDAM）和要使用的物理数据集。
6.2 逻辑DBD
逻辑DBD与物理DBD类似，显示段的层次结构，但段来自一个或多个物理数据库，需要在逻辑DBD中标识其来源。段名称可能与来源不同，并且需要确定每个段相对于逻辑数据库的父节点。在逻辑树实例中，具有相同逻辑父节点的相同类型的两个段称为逻辑孪生节点。除了逻辑DBD，包含逻辑父节点和逻辑子节点的物理DBD必须显示逻辑关系。可以通过检查描述的前两行来区分逻辑DBD和物理DBD，逻辑DBD的第一行包含“ACCESS = LOGICAL”，第二行指定“DATASET LOGICAL”。
6.3 PCB
应用程序通过程序通信块（PCB）呈现物理或逻辑数据库的子集。PCB命名底层数据库，并列出要包含在程序外部视图中的每个敏感段。如果不包含段的某些字段，则只提及敏感字段及其相对位置；如果未提及字段，则整个段都是敏感的。如果某个段从PCB中省略，则其所有依赖项都不能包含。处理选项“PROCOPT”指定程序可以执行的操作，包括“G”（获取）、“I”（插入）、“R”（替换）、“D”（删除）和“L”（加载）。如果程序需要某个段来提供通向子节点的层次路径，但不允许查看该段的数据，则为该段授予键敏感性，通过“PROCOPT = K”表示。当程序使用一个段时，IMS通过记录其完全连接键来跟踪其在数据库中的位置。为了为存储键的键反馈区域预留空间，程序可以访问的最长完全连接键的长度记录在“KEYLEN = xxx”规范中。
7. DL/1命令
IMS的数据操作语言DL/1通常从宿主语言程序中调用，调用时需要传递许多参数。以下是一些DL/1命令的简化版本：
每个访问IMS数据库的应用程序通过PCB都有一个程序工作区，其中存储以下内容：
- 提供PCB最近访问段的完全连接键的更新指针。
- 存储在数据库中的每种类型段的模板或记录结构，随着段的恢复，这些模板会填充相应的数据。
- 一个“STATUS”标志，指示最后请求的操作是否成功，假设值为零表示操作成功。
无论实际使用的存储组织如何，DML DL/1的编写就好像数据库以严格顺序的磁带形式存储。
7.1 Get Unique（GU）
该命令用于在数据库中获取初始位置，必须先使用该命令，“GN”或“GNP”才有意义。可以将其视为“获取满足以下SSA的第一个段”。每个SSA由段名称和可选的括号内要满足的条件组成。如果所需段是根节点，则只有一个命名段。例如：
- 使用简单SSA的GU：查找由Smith监督的项目记录。
GU PROJ (PROJMGR='Smith');
DBMS会遍历数据库，检查每个根节点，直到找到“PROJMGR”为Smith的节点并恢复该记录，但只停止在第一个这样的项目上，不会恢复整个树，只恢复根节点“PROJ”。
- 具有多个SSA且无条的GU：查找第一个提到具有该技能的员工的第一项技能。
GU PROJ,
EMP,
SKILL;
由于不知道要查找哪个项目，需要为“PROJ”提供无条的SSA，这会使IMS转到第一个项目记录。同样，为“EMP”提供无条的SSA，会使其转到该项目的第一个员工段。如果第一个项目没有员工，则继续到下一个项目，直到找到员工段，然后获取该员工的第一个技能段。
- 具有多个SSA和条件的GU：查找分配到项目P1001的员工E101的“数据输入”技能的级别。
GU PROJ(PROJNO='P1001'),
EMP(EMPID='E101'),
SKILL(SKILLNAME='data entry');
向前搜索直到找到项目P1001的“PROJ”段，然后在该实例中继续查找员工E101的“EMP”记录，再在其中查找“数据输入”的“SKILL”记录。
7.2 Get Next（GN）
使用“GU”在数据库中建立位置后，“GN”用于恢复相对于当前位置的下一个可用段。通过在宿主语言中使用循环，程序员可以使用“GN”恢复多个段。例如：
- 使用GN进行简单恢复：查找项目Jupiter的第二个员工。
GU PROJ (PROJNAME='Jupiter'),
EMP;
GN EMP;
使用“GU”找到第一个员工，然后使用“GN”找到第二个员工，只有第二个记录会被带到工作区。
- 在循环中使用GN：查找预算大于10000美元的第一个项目开始的所有项目记录。
GU PROJ (BUDGET >10000);
while (STATUS=0)
GN PROJ;
end;
只希望一次恢复一个“PROJ”段，使用给定条件编写“GU”，然后在宿主语言中使用循环和“GN”查找剩余的所有“PROJ”段。
- 在循环中带额外处理使用GN：查找所有“EXPEND”段，打印每个段并汇总其金额。
TOTAMT = 0;
GU PROJ,
EXPEND;
while (STATUS=0)
TOTAMT = TOTAMT + AMT;
print (EXPNO, DATE, AMT);
GN EXPEND;
end;
“GU”在数据库中建立第一个“EXPEND”段的位置，当位置建立后，“AMT”字段会添加到程序变量“TOTAMT”中，并打印段数据。循环中的“GN”会找到所有“EXPEND”段，打印每个段并汇总金额。
- 无SSA的GN：获取数据库中的所有段。
GU PROJ;
while (STATUS=0)
GN;
end;
知道第一个段必须是“PROJ”之一，之后希望恢复找到的每个段，无论其类型如何，因此使用无SSA的“GN”。
7.3 Get Next within Parent（GNP）
“GNP”用于在当前父节点内恢复SSA中提到的段，它不允许IMS移动到当前父节点实例之外。例如：
- 使用带有一个SSA的GNP：查找项目Jupiter的所有支出。
GU PROJECT (PROJNAME='Jupiter');
while (STATUS=0)
GNP EXPEND;
end;
将位置设置在项目Jupiter的记录上，并请求该父节点内的所有“EXPEND”段，在这个例子中，父节点通过“GU”固定。
- 使用带有多个SSA的GNP：查找分配到项目Jupiter且工资大于50000美元的所有员工。
GU PROJ (PROJNAME='Jupiter');
while (STATUS=0)
GNP EMP(SALARY>50000);
end;
使用“孙子”的GNP：查找分配到项目Jupiter的所有员工的所有技能。
GU PROJECT(PROJNAME='Jupiter');
while (STATUS=0)
GNP SKILL;
end;
“GNP”中的“父节点”始终是最后一个通过“GU”或“GN”访问的段，选择该段后，“父指针”的值会被设置，任何子节点都可以通过“GNP”恢复，无论涉及树的级别如何。
- 一起使用GN和GNP进行交叉段操作：获取工资低于50000美元的员工的所有技能。
GU PROJ;
while (more EMP)
GN EMP(SALARY<50000);
while (more SKILL)
GNP SKILL;
end; // 结束SKILL循环
end; // 结束EMP循环
在数据库开始位置设置后，使用一个循环和“GN”逐个访问每个可用的“EMP”段，获取该段后将其固定为父节点，使用嵌套循环和“GNP”获取其每个“SKILL”子段。
7.4 Get Hold Unique, Get Hold Next, Get Hold Next within Parent
这些命令的使用方式分别与“GU”、“GN”和“GNP”相同，但当要更新或删除恢复的段时，必须使用这些命令。
7.5 REPL, DLET和ISRT
REPL（替换）
：当更新一个段时使用。首先使用“GHU”、“GHN”或“GHNP”命令恢复该段，在工作区中根据需要修改该段，然后使用“REPL”命令将其替换回数据库。例如，为项目P20中的员工E120将“簿记”技能的级别更改为4：
GHU PROJ(PROJNO='P20'),
EMP(EMPID='E120'),
SKILL(SKILLNAME='Bookkeeping');
// 在I/O区域更改技能级别
LEVEL = 4;
// 在数据库中替换该段
REPL;
DLET（删除）
：用于删除保留的现有段。例如，删除项目P25中员工E101的记录：
GHU PROJ(PROJNO='P25'),
EMP(EMPID='E101');
DLET;
实际上，如果PCB没有为“EMP”段设置“procopt D”，此请求将被拒绝。当删除一个段时，其所有子段也会被删除。如果员工可以分配到多个项目，并且真正的意图是从数据库中移除该员工，则需要使用循环搜索所有项目记录，查看该员工是否再次出现。
-
ISRT（插入）
：用于插入新段。例如，为项目P30中的员工E220插入一个新的“SKILL”段，该员工的“文字处理器”技能级别为2：
// 创建技能记录
SKILLNAME = 'procesador de palabras';
LEVEL = 2;
// 现在插入该段
ISRT PROJECT(PROJNO='P30'),
EMP(EMPID='E220'),
SKILL;
如果没有为“SKILL”段设置“procopt I”，此操作将失败。如果有该权限，上述命令将插入一个新段，前提是父段已经存在。IMS负责检查段的字段序列，以便将其插入到指定父节点的“SKILL”子段的正确顺序中。如果需要，可能需要编写一个循环来更新该员工的所有记录，无论涉及哪个项目。
8. 命令代码D、F和V
在操作IMS数据库时，一个主要困难是系统设计为向前搜索，难以在树中回溯。命令代码的使用允许“回溯”，因为IMS可以维护多个更新指示器。最后访问的段被视为当前段，其每个祖先也是其类型的当前段。命令代码可以通过在SSA中的段名称后添加星号和适当的字母来插入。
命令代码D的使用
：查找员工E133分配到的第一个项目。
GU PROJ*D,
EMP(EMPID='E133');
命令代码D用于恢复节点的祖先，对于编写了“
D”的层次路径中的任何段，这些段的数据将被连接并放置在I/O区域，与路径末尾段的数据一起。结果是“PROJ”和“EMP”段现在都在工作区中。
-
命令代码F的使用
*：查找发生支出编号为X500的项目分配的第一个员工。
GU PROJ,
EXPEND(EXPNO='X500'),
GNP EMP*F;
该命令用于在当前父记录中“回溯”以找到指定类型段的第一个实例。“GU”将位置设置在正确的“PROJ”记录上，“
F”使IMS回到当前父记录的开头，然后“GNP EMP”获取第一个“EMP”段。
-
命令代码V用于替代GNP
*：获取项目Jupiter中员工E144的所有技能。
GU PROJ(PROJNAME='Jupiter'),
EMP(EMPID='E144');
while (more skill segments)
GN EMP*V,
SKILL;
end;
命令代码V在尝试满足请求时使IMS保持在指定类型的当前段内，通常可以替代“GNP”，但实际上是一种比“GNP”更通用的技术。
-
命令代码V的更一般示例
：获取发生支出编号为X500的项目的第一个员工。
GU EXPEND(EXPNO='X500');
GN PROJ*V,
EMP*F;
这比之前的方法更简单，因为可以使用“GU”请求满足条件的第一个“EXPEND”段，而无需指定“PROJ”。之前的示例需要为段提供完整的层次路径以设置其祖先的当前指示器，现在可以直接使用“GU”请求任何类型的段，然后使用命令代码V设置当前父节点。
一般来说，使用命令代码比使用“GNP”能实现更高效的访问。
9. E - R模型与层次模型的映射
由于许多遗留数据库是层次结构的，经常会出现将其转换为关系数据库或后关系数据库的问题。迁移路径可能需要通过中间步骤将树图转换为E - R图。
将树图转换为E - R图的基本计划是将段转换为实体，将父子关系（包括逻辑关系）转换为E - R关系。但由于层次模型的严格限制，转换过程中可能会丢失一些语义信息。设计者需要仔细检查直接映射的结果，以确定是否可以对生成的E - R图进行细化。映射可以按以下方式进行：
- 每个段最初可以表示为一个以字段为属性的实体。如果字段序列是唯一的，则将其转换为键。
- 每个父子关系最初可以表示为实体父节点和实体子节点之间的一对多关系。
- 检查关系是否实际上是多对多关系，因为层次模型除了重复存储外无法表示这种关系。
- 层次模型中的一些子段可能表示父段的结构化属性或重复属性，在这种情况下，子段不是一个独立的实体，应与父实体合并。
- 一些子段可能表示弱实体，应在E - R图中表示为弱实体。
- 一个段最多可以有两个父节点，因此需要检查图以确定一个实体是否有层次模型无法捕获的更多关系，可能需要额外的二元、三元或更高阶关系。
将E - R模型映射到层次模型时，E - R图需要转换为树结构图表。一般方法是将每个实体转换为段类型，将实体的每个属性转换为段的字段，将每个关系转换为父子关系，然后将结果组合成一个或多个树结构。但没有一种唯一的“最佳方法”来进行E - R图到树图的映射。
深入解析层次模型数据库：从基础结构到实际应用（续）
10. 层次模型数据库的优缺点分析
在了解了层次模型数据库的结构、架构、操作命令等方面的内容后，我们有必要对其优缺点进行详细分析，以便在实际应用中做出更合适的选择。
10.1 优点
数据结构清晰
：层次模型以树结构为基础，数据之间的层次关系明确，对于具有明显层次关系的数据，如组织结构、文件系统等，能够直观地进行表示。例如，在大学数据库中，以“FACULTY”为根节点，“CLASS”为子节点，“STUDENT”为孙节点，清晰地展示了教师、课程和学生之间的关系。
数据访问效率高
：当查询的路径与树的层次结构相匹配时，数据的访问效率较高。例如，在以“FACULTY”为根节点的大学数据库中，查询某个教师所授课程及课程中的学生信息时，通过层次结构可以快速定位到相关数据。
数据完整性好
：由于层次模型的严格限制，如每个节点最多有一个父节点，数据的完整性能够得到较好的保证。例如，在物理数据库中，每个记录的结构由树结构的图表确定，类型代码和字段序列值的组合保证了数据的有序性和一致性。
10.2 缺点
灵活性差
：层次模型的结构相对固定，对于复杂的关系，如多对多关系，处理起来比较困难，通常需要通过重复存储数据来实现，这会导致数据冗余和不一致性问题。例如，在存储部门、员工和项目信息的数据库中，员工可能同时参与多个项目，使用层次模型表示这种关系会比较复杂。
查询困难
：当查询的路径与树的层次结构不匹配时，查询效率会显著降低。例如，在以“FACULTY”为根节点的大学数据库中，查询某个学生的信息时，需要顺序搜索整个数据库，效率较低。
维护成本高
：由于数据的层次结构和严格的限制，对数据库进行修改和维护时，需要考虑对整个树结构的影响，维护成本较高。例如，当需要添加一个新的实体或关系时，可能需要对整个数据库的结构进行调整。
11. 层次模型数据库的应用场景
虽然层次模型数据库存在一些缺点，但在某些特定的应用场景中，它仍然具有独特的优势。
11.1 组织结构管理
层次模型数据库非常适合用于管理组织结构，如企业的部门、员工关系，学校的院系、教师和学生关系等。以企业为例，公司可以作为根节点，各个部门作为子节点，员工作为孙节点，通过层次结构清晰地展示企业的组织架构和人员关系。
11.2 文件系统管理
文件系统通常具有明显的层次结构，如根目录、子目录和文件之间的关系。层次模型数据库可以很好地模拟文件系统的结构，方便对文件和目录进行管理和查询。
11.3 地理信息系统
在地理信息系统中，地理区域之间存在着层次关系，如国家、省、市、县等。层次模型数据库可以用于存储和管理这些地理信息，方便进行地理区域的查询和分析。
12. 层次模型数据库与其他数据库模型的比较
为了更好地理解层次模型数据库的特点，我们将其与关系模型数据库和面向对象模型数据库进行比较。
数据库模型
数据结构
关系表示
查询灵活性
数据冗余
适用场景
层次模型
树结构
通过物理放置记录或指针表示
较差，查询路径需与层次结构匹配
可能存在数据冗余，处理复杂关系时更明显
组织结构管理、文件系统管理等
关系模型
二维表
通过外键表示
较好，支持复杂查询
相对较少，通过规范化设计减少冗余
通用的数据管理，如企业业务系统
面向对象模型
对象和类
通过对象之间的关联表示
较好，支持复杂的对象查询
可能存在一定冗余，取决于对象的设计
处理复杂的对象关系，如游戏开发、图形处理等
13. 层次模型数据库的未来发展趋势
随着信息技术的不断发展，数据库技术也在不断演进。虽然层次模型数据库在现代数据库市场中的份额相对较小，但它仍然具有一定的应用价值，并且未来可能会朝着以下几个方向发展。
13.1 与其他模型的融合
层次模型数据库可能会与关系模型、面向对象模型等其他数据库模型进行融合，取长补短，以满足更复杂的应用需求。例如，在处理具有层次结构的数据时，结合关系模型的灵活性和查询能力，提高数据库的性能和可维护性。
13.2 云计算和大数据应用
随着云计算和大数据技术的发展，层次模型数据库可以在分布式环境下进行扩展，以处理大规模的数据。例如，将层次模型数据库部署在云平台上，利用云的弹性计算和存储能力，提高数据库的处理能力和可用性。
13.3 数据安全和隐私保护
在当今数字化时代，数据安全和隐私保护越来越受到关注。层次模型数据库可以通过其严格的层次结构和访问控制机制，提供更好的数据安全和隐私保护。例如，通过对不同层次的节点设置不同的访问权限，确保只有授权用户能够访问敏感数据。
14. 总结
层次模型数据库作为一种早期的数据库模型，具有独特的数据结构和特点。它以树结构为基础，通过父子关系表示数据之间的联系，在处理具有明显层次关系的数据时具有一定的优势。然而，由于其灵活性差、查询困难等缺点，在现代数据库市场中的应用相对较少。
在实际应用中，需要根据具体的需求和场景来选择合适的数据库模型。对于具有明显层次结构的数据，如组织结构、文件系统等，层次模型数据库仍然是一个不错的选择。同时，随着技术的不断发展，层次模型数据库也可能会与其他模型进行融合，以适应更复杂的应用需求。
通过对层次模型数据库的深入了解，我们不仅可以掌握其基本原理和操作方法，还可以更好地理解数据库技术的发展历程和未来趋势，为我们的数据库设计和开发工作提供有益的参考。
下面是一个简单的 mermaid 流程图，展示了使用 GU 和 GN 命令查询数据库的基本流程：
graph TD;
A[开始] --> B[执行 GU 命令获取初始位置];
B --> C{STATUS 是否为 0};
C -- 是 --> D[执行 GN 命令获取下一个段];
D --> C{STATUS 是否为 0};
C -- 否 --> E[结束];
这个流程图显示了先使用 GU 命令在数据库中获取初始位置，然后通过循环使用 GN 命令获取后续的段，直到操作失败（STATUS 不为 0）为止。
希望本文能够帮助你更好地理解层次模型数据库，如果你在实际应用中遇到任何问题，欢迎随时交流和探讨。